Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

3 Datenblattangaben für MOSFET, IGBT, Dioden und Thyristoren
3.2 Netzdioden und Thyristoren
Die in diesem Kapitel erklärten Datenblattangaben stehen nicht immer für jedes Bauelement zur
Verfügung.
3.2.1 Temperaturen
Ersatzsperrschichttemperatur T j
Es ist der Temperaturwert, der einem Gebiet im Inneren eines Halbleiterbauelements zugeschrieben
wird, in dem eine gedachte Wärmequelle die von den elektrischen Verlusten herrührende
Wärmeleistung liefert. Die Ersatzsperrschichttemperatur T j
ist eine virtuelle Größe, sie kann nicht
direkt gemessen werden. Sie stellt einen theoretischen Mittelwert dar, die reelle Temperatur am
pn-Übergang eines Chips kann davon lokal deutlich abweichen. Dieser Effekt verstärkt sich mit
zunehmender Chipgröße.
Bild 3.2.1 Der untere Teil zeigt die Infrarotaufnahme eines stromdurchflossenen, gebondeten Chips mit
12x12 mm² aktiver Fläche, rechts davon die den Falschfarben zugeordneten Temperaturen.
Der obere Bildteil zeigt als Auswertung dieser Infrarotaufnahme die diagonal über den Chip
gemessene Temperatur.
Bild 3.2.1 zeigt die Temperaturverteilung, gemessen in der Diagonale eines stromdurchflossenen
Chips. Man erkennt die großen Temperaturunterschiede (DT = 41,8°C) zwischen den Ecken und
der heißesten Stelle des Chips. Der keinen Strom führende Gatebereich und die Abschattung der
Wärmestrahlen durch die Bonddrähte sind deutlich zu erkennen. Die nach der üblichen Messmethode,
nämlich mittels des negativen Temperaturkoeffizienten der Durchlassspannung, gemessene
Temperatur entspricht dem Mittelwert der über die aktive Fläche mit Infrarot gemessenen oder
durch Simulation errechneten lokalen Chiptemperaturen.
Bild 3.2.2 beschreibt die Messmethode für die Ersatzsperrschichttemperatur T j
, die bei allen bipolaren
Bauelementen zur Anwendung kommen kann. Bei niedrigen Strömen ist der Temperaturkoeffizient
der Durchlassspannung negativ. Rechts ist der lineare Zusammenhang zwischen
Durchlassspannung V ce
bei konstantem Strom und der Temperatur demonstriert. Kennt man bei-
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