Untitled - Semikron

Inhalt
1 Betriebsweise von Leistungshalbleitern ......................................................................... 1
1.1 Grundlagen für den Betrieb von Leistungshalbleitern .................................................. 1
1.2 Leistungselektronische Schalter ................................................................................... 5
2 Grundlagen ...................................................................................................................... 13
2.1 Einsatzgebiete und heutige Leistungsgrenzen von Leistungshalbleitern .................... 13
2.2 Netzgleichrichter ........................................................................................................ 17
2.2.1 Netzdioden .......................................................................................................... 17
2.2.1.1 Allgemeine Begriffe ........................................................................................ 17
2.2.1.2 Aufbau und prinzipielle Funktion .................................................................... 18
2.2.1.3 Statisches Verhalten ...................................................................................... 20
2.2.1.4 Dynamisches Verhalten ................................................................................. 20
2.2.2 Thyristoren .......................................................................................................... 22
2.2.2.1 Allgemeine Begriffe ........................................................................................ 22
2.2.2.2 Aufbau und prinzipielle Funktion .................................................................... 23
2.2.2.3 Statisches Verhalten ...................................................................................... 25
2.2.2.4 Dynamisches Verhalten ................................................................................. 26
2.3 Freilauf- und Beschaltungsdioden .............................................................................. 28
2.3.1 Aufbau und prinzipielle Funktion .......................................................................... 28
2.3.1.1 Schottky-Dioden ............................................................................................ 29
2.3.1.2 pin-Dioden ..................................................................................................... 30
2.3.2 Statisches Verhalten ........................................................................................... 32
2.3.2.1 Durchlassverhalten ........................................................................................ 32
2.3.2.2 Sperrverhalten ............................................................................................... 33
2.3.3 Dynamisches Verhalten ....................................................................................... 34
2.3.3.1 Einschaltverhalten ........................................................................................ 34
2.3.3.2 Ausschaltverhalten ........................................................................................ 35
2.3.3.3 Dynamische Robustheit ................................................................................. 43
2.4 Leistungs-MOSFET und IGBT ................................................................................... 43
2.4.1 Aufbau und prinzipielle Funktion .......................................................................... 43
2.4.2 IGBT .................................................................................................................... 46
2.4.2.1 Statisches Verhalten ...................................................................................... 48
2.4.2.2 Schaltverhalten .............................................................................................. 49
2.4.2.3 IGBT – Konzepte und neue Entwicklungsrichtungen .................................... 54
2.4.3 Leistungs-MOSFET ............................................................................................. 61
2.4.3.1 Statisches Verhalten ...................................................................................... 63
2.4.3.2 Schaltverhalten .............................................................................................. 66
2.4.3.3 Aktuelle Ausführungen und neue Entwicklungsrichtungen ............................. 69
2.5 Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) ...................................................................... 72
2.5.1 Technologien ....................................................................................................... 73
2.5.1.1 Löten ............................................................................................................ 73
2.5.1.2 Diffusionssintern (NTV = Niedertemperaturverbindungstechnik) ................... 73
2.5.1.3 Drahtbonden .................................................................................................. 75
2.5.1.4 Druckkontakt .................................................................................................. 75
2.5.1.5 Montage- und Anschlusstechnik .................................................................... 76
2.5.1.6 Module mit oder ohne Bodenplatte ............................................................... 78
2.5.2 Aufgaben und Eigenschaften ............................................................................... 80
2.5.2.1 Isolation ........................................................................................................ 80
2.5.2.2 Wärmeabführung und Thermischer Widerstand ............................................. 82
2.5.2.3 Lastwechselfestigkeit ..................................................................................... 91
2.5.2.4 Stromzuführung der Hauptanschlüsse ........................................................... 91
2.5.2.5 Induktivitätsarmer interner Aufbau ................................................................. 92
2.5.2.6 Koppelkapazitäten ......................................................................................... 93
2.5.2.7 Schaltungskomplexität ................................................................................... 94
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