Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

3 Datenblattangaben für MOSFET, IGBT, Dioden und Thyristoren
Kollektor-Gleichstrom I C
Höchstzulässiger Dauergleichstrom durch den Kollektoranschluss, bei dem die höchstzulässige
Chiptemperatur erreicht wird; Parameter: Gehäusetemperatur T c
= 25°C/80°C, bei bodenplattenlosen
Modulen, Kühlkörpertemperatur T s
= 25°C/70°C; bei in PCBs einlötbaren Modulen (SEMITOP)
zusätzlich maximale PCB-Temperatur an den Anschlussterminals; Chiptemperatur T j
= T j(max)
I C
ergibt sich für IGBT-Module mit Bodenplatte aus
I C
= P tot(max)
/V CE(sat)
mit P tot(max)
= (T j(max)
– T c
)/R th(j-c)
,
für Module ohne Bodenplatte aus
I C
= P tot(max)
/V CE(sat)
mit P tot(max)
= (T j(max)
– T s
)/R th(j-s)
.
Da I C
ein statischer Maximalwert ist, kann dieser im Schaltbetrieb nicht ausgenutzt werden.
Chipstrom I Cnom
Vom Hersteller der IGBT-Chips im Chipdatenblatt ausgewiesener Typenstrom („Kollektor-Gleichstrom,
begrenzt durch T j(max)
“), multipliziert mit der Anzahl der im Modul parallel geschalteten IGBT-
Chips je Schalter.
Periodischer Kollektorstrom-Spitzenwert I CRM
Höchstzulässiger Scheitelwert des Stromes über dem Kollektoranschluss im Pulsbetrieb
I CRM
entspricht dem vom Hersteller der IGBT-Chips im Chipdatenblatt ausgewiesenen Spitzenstrom
(„Kollektor-Pulsstrom, begrenzt durch T j(max)
“) der eingesetzten IGBT-Chips, multipliziert mit
der Anzahl der im Modul parallel geschalteten IGBT-Chips je Schalter. Dieser Stromgrenzwert ist
unabhängig von Pulsdauer und auch einzuhalten, wenn die maximale Chiptemperatur nicht erreicht
wird, da ein permanentes Überschreiten zu Vorschädigungen der Chipmetallisierung und zu
vorzeitiger Alterung führt. In vielen Datenblättern wird I CRM
mit 2 · I Cnom
angegeben und entspricht
somit dem früher spezifizierten Grenzwert I CM
.
Für die aktuell in SEMIKRON IGBT-Modulen eingesetzten IGBT4 Chips (T4, E4) lässt der Chiphersteller
I CRM
= 3 x I Cnom
zu. Mit dem für den Nennarbeitspunkt gegebenen Gatewiderstand und
gleichzeitig hoher Zwischenkreisspannung sind diese Ströme nicht in jedem Fall abzuschalten ,
ohne dass die Abschaltüberspannung V CES
überschreitet. Wie Untersuchungen zeigen, kann es
beim periodischen Ausschalten solch hoher Ströme an den heißesten Chips bereits zur vorzeitigen
Entsättigung mit starkem Anstieg der Verlustleistung kommen. Aus diesen Gründen empfiehlt
SEMIKRON nur in Ausnahmefällen und mit besonderen Maßnahmen (z.B. reduzierte Zwischenkreisspannung,
aktives Clamping, sehr langsames Ausschalten oder Ausschaltentlastung) höhere
Ströme als den für die Vorgängergenerationen im RBSOA zulässigen Wert von 2 · I Cnom
abzuschalten.
Bei einigen dieser Maßnahmen ist mit erhöhten Verlusten zu rechnen, die bei der Halbleiterauslegung
zu berücksichtigen sind.
Gate-Emitter-Spannung V GES
Höchstzulässige Spannung zwischen Gate- und Emitterkontakt der IGBT-Chips, Parameter: Gehäusetemperatur
T c
= 25°C
Zulässige Einschaltdauer im Kurzschluss t psc
Höchstzulässige Dauer einer Entsättigung durch Überstrom oder Kurzschluss bei spezifizierter
Betriebsspannung, Kollektor-Emitter-Spannung und Chiptemperatur; Parameter: Betriebsspannung
V CC
, höchste zulässige Gate-Emitter-Spannung V GE
, höchste zulässige Kollektor-Emitter-
Spannung V CES
, Chiptemperatur T j
(bei aktuellen Infineon-Chips < T j(max)
)
Betriebstemperaturbereich T j
; T j(min)
...T j(max)
Bereich der zulässigen IGBT-Chiptemperatur, innerhalb dessen das IGBT-Modul betrieben werden
darf; Vor allem für den Dauerbetrieb wird ein Mindestabstand der Chiptemperatur zu T j(max)
von
25 K empfohlen.
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