Untitled - Semikron

2 Grundlagen
2 Grundlagen
2.1 Einsatzgebiete und heutige Leistungsgrenzen von Leistungshalbleitern
Mit der Entwicklung der Leistungshalbleiter konnte die Leistungselektronik ihren Siegeszug durch
alle Bereiche der Elektrotechnik antreten. Verbunden mit den wachsenden Notwendigkeiten zur
Ressourcenschonung (z.B. Energiesparthematik), Nutzung erneuerbarer Energien (z.B. Windenergie
und Photovoltaik) und Substitution fossiler Brennstoffe (z.B. elektrische- und Hybrid-Fahrzeugantriebe)
gewinnt dieses Wachstum heute immer weiter an Dynamik.
Diese Entwicklung wird auch wesentlich von den Wechselwirkungen zwischen Systemkosten und
Verbreitungsgrad sowie Energieeinsatz für die Fertigung und Energiesparpotential im Einsatz
getrieben. Die Entwicklungsziele „niedriger Materialeinsatz/niedrige Kosten“ sowie „hoher Wirkungsgrad“
gewinnen neben dem allgemeinem Ziel der Leistungserweiterung immer weiter an
Bedeutung.
Bild 2.1.1 zeigt Strom- und Spannungshöchstwerte heute am Markt erhältlicher steuerbarer Leistungshalbleiter.
Durch Parallel- und Reihenschaltungen von Leistungshalbleitern oder halbleiterbestückten
Stromrichtergeräten können heute praktisch beliebig große elektrischen Leistungen
umgeformt, in andere Energiearten umgewandelt oder aus anderen Energiearten „erzeugt“ werden.
10000
Thyristor
[V]
Voltage
1000
MOSFET
IGBT
GTO
100
10 100 1000 3600 6000 10000
Current [A]
Discrete devices Modules Discs
Bild 2.1.1 Heutige Strom- und Spannungsgrenzen steuerbarer Leistungshalbleiter
In Bild 2.1.2a) sind übliche Schaltfrequenzbereiche verschiedener Leistungshalbleiter aufgetragen.
Bild 2.1.2b) verdeutlicht die wichtigsten Einsatzgebiete und -grenzen.
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