Untitled - Semikron

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Applikationshandbuch Leistungshalbleiter Dr.-Ing. Arendt Wintrich Dr.-Ing. Ulrich Nicolai Dr. techn. Werner Tursky Univ.-Prof. Dr.-Ing. Tobias Reimann Herausgeber SEMIKRON International GmbH
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- oder Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Dieses Handbuch wurde mit größter Sorgfalt verfasst und hergestellt. Alle Informationen und Vorschläge sind jedoch unverbindlich und begründen keinerlei Haftung unsererseits. Die Veröffentlichung erfolgt ohne Berücksichtigung der Patentsituation und möglicher Schutzrechte Dritter. Im Handbuch zitierte Bauelementedaten können sich durch Weiterentwicklung ändern und sind deshalb nur als Beispiele zu betrachten. Verbindliche Daten können ausschließlich den jeweils gültigen Datenblättern entnommen werden. Wird in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI, VDE, EN, IEC, UL) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert, so kann der Verlag keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. ISBN 978-3-938843-56-7 ISLE Verlag 2010 © SEMIKRON International 2010 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die des Nachdruckes, der Wiedergabe, der Vervielfältigung, der Mikroverfilmung, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Verlag: Verlag ISLE, Betriebsstätte des ISLE e.V. Werner-von-Siemens-Str. 16, 98693 Ilmenau Druck: W. Tümmels Buchdruckerei und Verlag GmbH und Co KG Gundelfinger Str. 20, 90451 Nürnberg Herausgeber: SEMIKRON International GmbH Sigmundstrasse 200, 90431 Nürnberg, Germany Printed in Germany
Seite 4 und 5: Vorwort Seit dem Erscheinen des ers
Seite 6 und 7: Inhalt 1 Betriebsweise von Leistung
Seite 8 und 9: 3.3.1 Grenzwerte ..................
Seite 10 und 11: 5.2.3.4 Bauelementauswahl .........
Seite 12 und 13: 1 Betriebsweise von Leistungshalble
Seite 16 und 17: 1.2 Leistungselektronische Schalter
Seite 22 und 23: AUS hart weich L K in Reihe 1 Betri
Seite 24 und 25: 2 Grundlagen 2 Grundlagen 2.1 Einsa
Seite 26 und 27: 2 Grundlagen Wichtige Ziele der Wei
Seite 28 und 29: 2 Grundlagen vor allem in optoelekt
Seite 30 und 31: Glass passivation Anode (metallized
Seite 32 und 33: I F 0.1 I F v V FRM VF 0.1 FV F t f
Seite 34 und 35: 2 Grundlagen Rückwärtsstrom Der
Seite 36 und 37: 2 Grundlagen Die Stromverstärkunge
Seite 38 und 39: Hybrid auxiliary thyristor Integrat
Seite 40 und 41: a) b) w N A ,N D n- + n Schottky- B
Seite 42 und 43: 2 Grundlagen Die Höhe der Rekombin
Seite 44 und 45: D A n p 2 n p kT q k: Boltzmann
Seite 46 und 47: 2 Grundlagen Einschaltüberspannung
Seite 48 und 49: V [V] max 1000 950 900 850 800 750
Seite 50 und 51: a) b) 2 Grundlagen Bild 2.3.13 a) A
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a) b) 0 0 0 1200V I RRM Diode 150A
Seite 54 und 55:
2.3.3.3 Dynamische Robustheit 2 Gru
Seite 56 und 57:
p + p + n - Emitter + B´ - - - - -
Seite 58 und 59:
Symbol Bezeichnung physikalische Be
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2 Grundlagen -aktiver Arbeitsbereic
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V GG V GS(th) V GE(th) i , i D C I
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Einschalten: Schaltzeitintervall t
Seite 66 und 67:
2 Grundlagen Bild 2.4.9 Entwicklung
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Bild 2.4.11 Struktur eines SPT-IGBT
Seite 70 und 71:
2 Grundlagen Bild 2.4.13 Prinzipiel
Seite 72 und 73:
2 Grundlagen Das Schaltungsprinzip
Seite 74 und 75:
2.4.3.1 Statisches Verhalten 2 Grun
Seite 76 und 77:
p + n + n - p + n + n - p + n + n -
Seite 78 und 79:
Leistungs-MOSFET Eingangskapazität
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2 Grundlagen Ausschaltgeschwindigke
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Bild 2.4.22 Gegenüberstellung von
Seite 84 und 85:
2 Grundlagen Entwicklungsrichtungen
Seite 86 und 87:
2.5.1.3 Drahtbonden 2 Grundlagen Be
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2 Grundlagen schlüsse realisiert.
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2 Grundlagen Bodenplatte Solche Mod
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2 Grundlagen Bei den keramischen Is
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Material Wärmeleitfähigkeit l [W/
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dT(j-s) [K] 40.00 35.00 30.00 25.00
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Baseplate Baseplate Thermal Compoun
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2 Grundlagen Wärmekopplung Aufgrun
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2.5.2.3 Lastwechselfestigkeit 2 Gru
Seite 104 und 105:
2 Grundlagen solche Konstruktion is
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2 Grundlagen ausgesprochenen Massen
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2.5.3 Diskrete Bauelemente 2.5.3.1
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Ceramic case Pressure piece welded
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Gate terminals -Terminal +Terminal
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2 Grundlagen SEMIPONT® Ein- und Dr
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2 Grundlagen Mit 4 Gehäusegrößen
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2 Grundlagen SEMiX® Diese im gleic
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2 Grundlagen tung auf der DCB und d
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First compensating coil Sensor coil
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2 Grundlagen Bei Modulen sind die S
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2 Grundlagen MiniSKiiP IPM sind mit
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2 Grundlagen bestimmtes DT im Lastw
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Climatic chamber Tmax Tmin DUT Test
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Bild 2.7.5 Prinzipzeichnung und Fot
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2 Grundlagen Aus Bild 2.7.9 und Bil
Seite 136 und 137:
2 Grundlagen - Einsatz von AlN-Subs
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2 Grundlagen gen im Sekundenbereich
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2 Grundlagen der Auswertung einer V
Seite 142 und 143:
3 Datenblattangaben für MOSFET, IG
Seite 144 und 145:
3.1.3 Grenzwerte, Kennwerte 3 Daten
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Seite 148 und 149:
0.40 K/W 0.38 0.36 0.34 0.32 0.30 0
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10000 W 1000 100 10 1 P RRM P RRM P
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200 W 150 100 50 P FAV 0 0 rec. 60
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Durchbruchspannung V (BO) bei Avala
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Haltestrom I H 3 Datenblattangaben
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I G [A] 2 1 0 2 4 6 8 10 t [µs] 3
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1000 μC 100 Q rr 10 100 A -Thyrist
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SEMiX302GB12E4s SEMiX ® 2s Trench
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Kollektor-Gleichstrom I C 3 Datenbl
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thw 2 iFS 0 dt I 2 FSM t hw 2 3
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I I ref 0.25I ref 25°C typical 25
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i (20 A / Div) C 0.2 µs / Div v (2
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[A] I F 600 500 400 300 200 100 T =
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600 [A] 450 300 150 I C T j = 175
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3.3.4.3 Höchstzulässiger sicherer
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Gate-Source-Spannung V GSS 3 Datenb
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Drain-Reststrom I DSS 3 Datenblatta
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[Fig. 10] Typische Gateladungsdiagr
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3.6.1.4 Kennwerte des SKiiP-Treiber
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TOPIN BOTIN VGE TOP VGE BOT t TD t
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High Side Betriebsspannung („floa
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4 Applikationshinweise für Thyrist
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4.1.3.5 Zündeigenschaften 4 Applik
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4.1.5 Brückengleichrichter 4 Appli
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4.2.3 Kühlkörper 4 Applikationshi
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di dt 0 L S1 VB L S2 mit V B als
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Bild 4.4.7 Primärseitige Beschaltu
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Nennausschaltvermögen I PM 4 Appli
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4.5.3 Parallelschaltung von Gleichr
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5 Applikationshinweise für IGBT- u
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VCEmax [V] 1250 1200 1150 1100 1050
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Forward Losses [W] Switching Losses
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1000 t [ns] 100 SKiiP 39 AC 12T4 V1
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- dem Laststrom (über Durchlassken
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Tj Tj(av) P tp Bild 5.2.12 Temperat
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cos(alpha) 1.5 1 0.5 -1 -1.5 rotor
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-1 acceleration deceleration 5 Appl
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Bild 5.2.21 Festlegung der Kühlbed
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Bild 5.2.23 Ergebnisausgabe zu Verl
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T Z t n th ( s a) (
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a) b) 5 Applikationshinweise für I
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p [Pa] 500 450 400 350 300 250 200
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5.3.5.1 Druckabfall und Wasservolum
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Wasser Glykolgemische 5 Applikation
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5.3.7 Thermische Reihenschaltung (T
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temperature increase (K) 40 35 30 2
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Power Conversion (Main Function) En
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Bild 5.5.2 SEMIKUBE Bausteinsystem
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Schaltzeiten, Schaltverlustenergien
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V S P 7 input 2 (BOTTOM) input 1 (T
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Ausführung Netztrafo 50 Hz-Versorg
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vK LK 2 RL LK 2 L L iK S1 iL S2 vS1
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dynamic desaturation time 0.5µs/di
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5.7.3.1 Fehlerstromerkennung und -a
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LESR RESR CDC-link LDC+ LDC- LSnubb
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v Driver R G V + Passive Gate Clamp
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C iss [nF] 25,0 24,5 24,0 23,5 23,0
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L . LE di2 /dt E di1 /dt I . 5 Ap
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VCC SKiiP1 SKiiP2 Iout1 L min I out
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V CE Input Reference t dv / dt CE D
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5.8.2.3 Schlußfolgerungen 5 Applik
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OFF reverse blocking forward on-sta
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Seite 416 und 417:
5.9.3.3 Schaltereigenschaften 5 App
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Eoff [mJ] 40 35 30 25 20 15 10 5 0
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switch current i [A] S switch volta
Seite 422 und 423:
6 Handhabung und Umweltbedingungen
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6.2.3 Biologische Umweltbedingungen
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Bild 6.2.3 Schematische Darstellung
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Seite 434 und 435:
Material Spezifische thermische Lei
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Bezeichnung; Hersteller KU ALC-5, K
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Seite 442 und 443:
Seite 444 und 445:
7 Software als Dimensionierungshilf
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Seite 448 und 449:
Seite 450 und 451:
Literaturverzeichnis Literaturverze
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Literaturverzeichnis [38] Klotz, F.
Seite 454 und 455:
Literaturverzeichnis [79] Hoffmann,
Seite 456 und 457:
C res C rss Reverse transfer capaci
Seite 458 und 459:
Abkürzungsverzeichnis für SEMIKRO
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L ss l tp (l) Parasitic stray induc
Seite 462 und 463:
R min(CL) R P R p R s R softcharge
Seite 464 und 465:
T r Reference point temperature (te
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V GSS Gate-source voltage, drainsou
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