Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Die in Bild 2.5.28 dargestellten Schaltungstopologien werden bei SEMIKRON mit folgender Buchstabenkombination
im Bauelementnamen verschlüsselt:
a) GA: Einzelschalter, bestehend aus IGBT und Inversdiode (beim MOSFET-Modul hier und in
den anderen Konfigurationen meist nur die parasitäre Inversdiode). Bei externer Verschaltung
zu Brückenzweigen wirken die Inversdioden wechselseitig als Freilaufdioden.
b) GB: Zweigmodul (Phasenmodul, Halbbrückenmodul) aus zwei IGBT und hybriden Dioden
(Freilaufdioden)
c) GH: H-Brücke mit zwei Zweigen aus IGBT und Freilaufdioden
d) GAH: Asymmetrische H-Brücke mit zwei diagonal angeordneten IGBT mit hybriden
Inversdioden (Freilaufdioden) und zwei Freilaufdioden in der anderen Diagonale
e) GD: 3-Phasenbrücke (Sixpack, Inverter) mit drei Zweigen aus IGBT und Freilaufdioden
f) GAL: Choppermodul mit IGBT, Inversdiode und Freilaufdiode im Kollektorzweig
g) GAR: Choppermodul mit IGBT, Inversdiode und Freilaufdiode im Emitterzweig
h) GDL: 3-Phasenbrücke „GD“ mit Chopper „GAL“ (Bremschopper)
i) B2U-Diodengleichrichter (zum Laden des Zwischenkreises werden oft anstatt reinen
Diodenbrücken auch halbgesteuerte Konfigurationen B2H mit 2 Thyristoren am +DC
eingesetzt) und IGBT-H-Brücke
j) B2U-Diodengleichrichter und IGBT-Inverter (Dreiphasenbrücke)
k) B6U-Diodengleichrichter und IGBT-Chopper „GAL“ (IGBT und Freilaufdiode im
Kollektorzweig)
l) B6U-Diodengleichrichter (zum Laden des Zwischenkreises werden oft anstatt reinen
Diodenbrücken auch halbgesteuerte Konfigurationen B6H mit 3 Thyristoren am +DC
eingesetzt) und IGBT-H-Brücke
m) B6U-Diodengleichrichter und IGBT-Inverter (Dreiphasenbrücke)
n) B6U-Diodengleichrichter, IGBT-Chopper „GAL“ und IGBT-Inverter (Dreiphasenbrücke)
o) Phasenbaustein eines Drei-Punkt-Wechselrichters
2.5.2.8 Definiertes, ungefährliches Verhalten bei Moduldefekt
Im Falle eines Moduldefektes (ggf. durch Fehlansteuerung verursacht) wird z.B. in einer spannungsgespeisten
Schaltung im Modulgehäuse die gesamte, in den Zwischenkreiskondensatoren
gespeicherte Energie umgesetzt. Nach Abschmelzen der Bonddrähte ist deren Großteil als
Energie im sich bildenden Plasma gespeichert, welches das Modul zur Explosion bringen kann.
Bei herkömmlichen Transistormodulen kann dies mit Stromkreisunterbrechung, Kurzschluss der
Hauptanschlüsse oder auch Überbrückung der Isolationsstrecke verbunden sein. Plasma und Gehäuseteile
verteilen sich u.U. mit hoher kinetischer Energie in der Modulumgebung. Durch geeignete
Ausbildung des Modulgehäuses müssen die hiervon ausgehenden Gefahren möglichst
begrenzt und der Partikelaustritt in eine definierte Richtung gelenkt werden.
Es existieren Entwicklungen die gewährleisten, dass bis zu einem definierten Energiepegel von
z.B. 15 kJ kein Partikelaustritt aus dem Modul erfolgt und noch bei 20 kJ zwar das Gehäuse bricht,
jedoch keine massiven Metallteile in die Umgebung geschleudert werden [39]. Es existieren keine
Definitionen für einen case rupture current oder case rupture energy nach IEC60747-15 für Leistungshalbleitermodule.
2.5.2.9 Umweltgerechtes Recycling
In heutigen Leistungsmodulen wird auf den Einsatz toxischer Materialien (z.B. BeO) verzichtet
und die Anzahl der eingesetzten Materialien so gering wie möglich gehalten. Gehäuse und andere
Werkstoffe sind schwer entflammbar und dürfen beim Verbrennen keine toxischen Gase freisetzen
(UL-Zulassung). Beim Recycling muss das Modul möglichst einfach in seine metallischen und
nichtmetallischen Bestandteile zerlegt werden. Deshalb sind neuere Module unter ausschließlicher
Verwendung dauerelastischer Vergussmaterialien (Weichverguss) aufgebaut. Alle Semikron
Halbleitermodule werden RoHS konform hergestellt.
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