開通原理
由圖1（b）所示的等效電路可以看出，當陽極加正向電壓，門極同時加正觸發訊號時，GTO導通，其具體過程如圖2所示。
顯然這是一個正反饋過程。當流入的門極電流IG足以使電晶體N2P2N1的發射極電流增加，進而使電晶體P1N1P2的發射極電流也增加時，α1和α2增加。當α1+α2>1之後，兩個電晶體均飽和導通，GTO則完成了導透過程。可見，GTO開通的必要條件是
α1+α2>1， （1）
此時注入門極的電流
IG=[1-（α1+α2）IA]/ α2 （2）
式中，IA——GTO的陽極電流；
IG——GTO的門極電流。
由式（2）可知，當GTO門極注入正的電流IG但尚不滿足開通條件時，雖有正反饋作用，但器件仍不會飽和導通。這是因為門極電流不夠大，不滿足α1+α2>1的條件，這時陽極電流只流過一個不大而且是確定的電流值。當門極電流IG撤銷後，該陽極電流也就消失。與α1+α2=1狀態所對應的陽極電流為臨界導通電流，定義為GTO的擎住電流。當GTO在門極正觸發訊號的作用下開通時，只有陽極電流大於擎住電流後，GTO才能維持大面積導通。{{分頁}}
由此可見，只要能引起α1和α2變化，並使之滿足α1+α2>1條件的任何因素，都可以導致PNPN4層器件的導通。所以，除了注入門極電流使GTO導通外，在一定條件下過高的陽極電壓和陽極電壓上升率du/dt，過高的結溫及火花發光照射等均可能使GTO觸發導通。所有這些非門極觸發都是不希望的非正常觸發，應採取適當措施加以防止。
實際上，因為GTO是多元整合結構，數百個以上的GTO元製作在同一矽片上，而GTO元的特性總會存在差異，使得GTO元的電流分佈不均，通態壓降不一，甚至會在開透過程中造成個別GTO元的損壞，以致引起整個GTO的損壞。為此，要求在製造時儘可能使矽片微觀結構均勻，嚴格控制工藝裝備和工藝過程，以求最大限度地達到所有GTO元的特性的一致性。另外，要提高正向門極觸發電流脈衝上升沿陡度，以求達到縮短GTO元陽極電流滯後時間，加速GTO元陰極導電面積的擴充套件，縮短GTO開通時間的目的。
3、 關斷原理
GTO開通後可在適當外部條件下關斷，其關斷電路原理與關斷時的陽極和門極電流如圖3所示。關斷GTO時，將開關S閉合，門極就施以負偏置電壓UG。電晶體P1N1P2的集電極電流IC1被抽出形成門極負電流-IG，此時電晶體N2P2N1的基極電流減小，進而引起IC1的進一步下降，如此迴圈不已，最終導致GTO的陽極電流消失而關斷。
GTO的關斷過程分為三個階段：儲存時間（t s）階段，下降時間(t f)階段，尾部時間(t t )階段。關斷過程中相應的陽極電流iA、門極電流iG、管壓降uAK和功耗Poff隨時間的變化波形如圖3(b)所示。
（1） t s階段。GTO導電時，所有GTO元中兩個等效電晶體均飽和，要用門極控制GTO關斷，首先必須使飽和的等效電晶體退出飽和，恢復基區控制能力。為此應排除P2基區中的儲存電荷，t s階段即是依靠門極負脈衝電壓抽出這部分儲存電荷。在t s階段所有等效電晶體均未退出飽和，3個PN接面都還是正向偏置；所以在門極抽出儲存電荷的同時，GTO陽極電流iA仍保持原先穩定導電時的數值IA，管壓降u AK也保持通態壓降。
（2） t f階段。經過t s階段後，P1N1P2等效電晶體退出飽和，N2P2N1電晶體也恢復了控制能力，當iG變化到其最大值-IGM時，陽極電流開始下降，於是α1和α2也不斷減小，當α1+α2≤1時，器件內部正反饋作用停止，稱此點為臨界關斷點。GTO的關斷條件為
α1+α2
關斷時需要抽出的最大門極負電流-IGM為
|-IGM|>[（α1+α）-1]IATO/α2， （4）
式中，IATO——被關斷的最大陽極電流；
IGM——抽出的最大門極電流。
由式（4）得出的兩個電流的比表示GTO的關斷能力，稱為電流關斷增益，用βoff表示如下：βoff=IATO/|-IGM|。 （5）
βoff是一個重要的特徵引數，其值一般為3~8。
在tf階段，GTO元中兩個等效電晶體從飽和退出到放大區；所以隨著陽極電流的下降，陽極電壓逐步上升，因而關斷時功耗較大。在電感負載條件下，陽極電流與陽極電壓有可能同時出現最大值，此時的瞬時關斷損耗尤為突出。{{分頁}}
（3） t t階段。從GTO陽極電流下降到穩定導通電流值的10%至陽極電流衰減到斷態漏電流值時所需的時間定義為尾部時間t t。
在t t階段中，如果UAK上升du/dt較大時，可能有位移電流透過P2N1結注入P2基區，引起兩個等效電晶體的正反饋過程，輕則出現IA的增大過程，重則造成GTO再次導通。隨著du/dt上升減慢，陽極電流IA逐漸衰減。
如果能使門極驅動負脈衝電壓幅值緩慢衰減，在t t階段，門極依舊保持適當負電壓，則t t時間可以縮短。
開通原理
由圖1（b）所示的等效電路可以看出，當陽極加正向電壓，門極同時加正觸發訊號時，GTO導通，其具體過程如圖2所示。
顯然這是一個正反饋過程。當流入的門極電流IG足以使電晶體N2P2N1的發射極電流增加，進而使電晶體P1N1P2的發射極電流也增加時，α1和α2增加。當α1+α2>1之後，兩個電晶體均飽和導通，GTO則完成了導透過程。可見，GTO開通的必要條件是
α1+α2>1， （1）
此時注入門極的電流
IG=[1-（α1+α2）IA]/ α2 （2）
式中，IA——GTO的陽極電流；
IG——GTO的門極電流。
由式（2）可知，當GTO門極注入正的電流IG但尚不滿足開通條件時，雖有正反饋作用，但器件仍不會飽和導通。這是因為門極電流不夠大，不滿足α1+α2>1的條件，這時陽極電流只流過一個不大而且是確定的電流值。當門極電流IG撤銷後，該陽極電流也就消失。與α1+α2=1狀態所對應的陽極電流為臨界導通電流，定義為GTO的擎住電流。當GTO在門極正觸發訊號的作用下開通時，只有陽極電流大於擎住電流後，GTO才能維持大面積導通。{{分頁}}
由此可見，只要能引起α1和α2變化，並使之滿足α1+α2>1條件的任何因素，都可以導致PNPN4層器件的導通。所以，除了注入門極電流使GTO導通外，在一定條件下過高的陽極電壓和陽極電壓上升率du/dt，過高的結溫及火花發光照射等均可能使GTO觸發導通。所有這些非門極觸發都是不希望的非正常觸發，應採取適當措施加以防止。
實際上，因為GTO是多元整合結構，數百個以上的GTO元製作在同一矽片上，而GTO元的特性總會存在差異，使得GTO元的電流分佈不均，通態壓降不一，甚至會在開透過程中造成個別GTO元的損壞，以致引起整個GTO的損壞。為此，要求在製造時儘可能使矽片微觀結構均勻，嚴格控制工藝裝備和工藝過程，以求最大限度地達到所有GTO元的特性的一致性。另外，要提高正向門極觸發電流脈衝上升沿陡度，以求達到縮短GTO元陽極電流滯後時間，加速GTO元陰極導電面積的擴充套件，縮短GTO開通時間的目的。
3、 關斷原理
GTO開通後可在適當外部條件下關斷，其關斷電路原理與關斷時的陽極和門極電流如圖3所示。關斷GTO時，將開關S閉合，門極就施以負偏置電壓UG。電晶體P1N1P2的集電極電流IC1被抽出形成門極負電流-IG，此時電晶體N2P2N1的基極電流減小，進而引起IC1的進一步下降，如此迴圈不已，最終導致GTO的陽極電流消失而關斷。
GTO的關斷過程分為三個階段：儲存時間（t s）階段，下降時間(t f)階段，尾部時間(t t )階段。關斷過程中相應的陽極電流iA、門極電流iG、管壓降uAK和功耗Poff隨時間的變化波形如圖3(b)所示。
（1） t s階段。GTO導電時，所有GTO元中兩個等效電晶體均飽和，要用門極控制GTO關斷，首先必須使飽和的等效電晶體退出飽和，恢復基區控制能力。為此應排除P2基區中的儲存電荷，t s階段即是依靠門極負脈衝電壓抽出這部分儲存電荷。在t s階段所有等效電晶體均未退出飽和，3個PN接面都還是正向偏置；所以在門極抽出儲存電荷的同時，GTO陽極電流iA仍保持原先穩定導電時的數值IA，管壓降u AK也保持通態壓降。
（2） t f階段。經過t s階段後，P1N1P2等效電晶體退出飽和，N2P2N1電晶體也恢復了控制能力，當iG變化到其最大值-IGM時，陽極電流開始下降，於是α1和α2也不斷減小，當α1+α2≤1時，器件內部正反饋作用停止，稱此點為臨界關斷點。GTO的關斷條件為
α1+α2
關斷時需要抽出的最大門極負電流-IGM為
|-IGM|>[（α1+α）-1]IATO/α2， （4）
式中，IATO——被關斷的最大陽極電流；
IGM——抽出的最大門極電流。
由式（4）得出的兩個電流的比表示GTO的關斷能力，稱為電流關斷增益，用βoff表示如下：βoff=IATO/|-IGM|。 （5）
βoff是一個重要的特徵引數，其值一般為3~8。
在tf階段，GTO元中兩個等效電晶體從飽和退出到放大區；所以隨著陽極電流的下降，陽極電壓逐步上升，因而關斷時功耗較大。在電感負載條件下，陽極電流與陽極電壓有可能同時出現最大值，此時的瞬時關斷損耗尤為突出。{{分頁}}
（3） t t階段。從GTO陽極電流下降到穩定導通電流值的10%至陽極電流衰減到斷態漏電流值時所需的時間定義為尾部時間t t。
在t t階段中，如果UAK上升du/dt較大時，可能有位移電流透過P2N1結注入P2基區，引起兩個等效電晶體的正反饋過程，輕則出現IA的增大過程，重則造成GTO再次導通。隨著du/dt上升減慢，陽極電流IA逐漸衰減。
如果能使門極驅動負脈衝電壓幅值緩慢衰減，在t t階段，門極依舊保持適當負電壓，則t t時間可以縮短。