Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

4 Applikationshinweise für Thyristoren und Netzdioden
nichtperiodisch auftretenden Überspannungsimpulse müssen, sofern sie die Durchbruchspannung
überschreiten, unterhalb der für die jeweilige Impulsdauer zulässigen Stoßspitzen-Sperrverlustleistung
liegen. Die Durchbruchspannung steigt mit der Ersatzsperrschichttemperatur T j
an
gemäß der Gleichung:
V (BR)1
= V (BR)0
· [1+1,2·10 -3·(T 1
– T 0
)]
Darin bedeuten V (BR)0
die Durchbruchspannung bei der Temperatur T 0
und V (BR)1
diejenige bei der
Temperatur T 1
.
4.4.4.2 Avalanche-Dioden zum Schutz anderer Bauelemente
Sollen Avalanche-Dioden zum Schutz anderer Halbleiterbauelemente, also insbesondere normaler
Gleichrichterdioden, Thyristoren, IGBT oder MOSFET eingesetzt werden, so muss nicht nur
ein bestimmter Mindestwert der Durchbruchspannung, sondern auch ein Höchstwert eingehalten
werden. Außerdem muss auch eine bestimmte Steilheit der Sperrkennlinie im Durchbruchbereich
garantiert werden. Solche Dioden bezeichnet man als ControIled-Avalanche-Dioden, fälschlicherweise
werden sie auch als Hochspannungs-Z-Dioden bezeichnet.
Controlled-Avalanche-Dioden werden in verschiedenen Ausführungen angeboten, nämlich als
Controlled-Avalanche-Gleichrichterdioden, als ControlIed-AvaIanche-Begrenzerdioden oder als
(Transient Voltage) Suppressor Dioden. Während die Ersteren neben ihrer Funktion als Schutz für
andere Bauelemente wahlweise oder gleichzeitig als normale Gleichrichterdioden wirken können,
sind Begrenzerdioden ausschließlich zum Schutz anderer Bauelemente vorgesehen und können
in Durchlassrichtung nicht beansprucht werden. Zum Einsatz in Wechselspannungskreisen gibt
es auch bipolare Suppressordioden (Bild 4.4.12), die aus gegeneinander in Reihe geschalteten
Dioden bestehen, die sich unabhängig von ihrer Polung gleich verhalten. Werden Controlled-
Avalanche-Gleichrichterdioden in der Schaltung auch in Durchlassrichtung beansprucht, so ist zu
beachten, dass sich der Mittelwert der periodisch zulässigen Sperrverlustleistung naturgemäß um
die von der Durchlassstrombeanspruchung herrührende mittlere Durchlassverlustleistung verringert.
Beispiele für Schutzschaltungen mit Controlled-Avalanche-Dioden zeigt Bild 4.4.13.
a) b) c)
Bild 4.4.13 a) Halbgesteuerte Sechspuls-Brückenschaltung mit Controlled-Avalanche-Gleichrichterdioden,
die zugleich die Thyristoren vor Überspannung schützen; b) Wechselstromseitige Beschaltung
einer Zweipuls-Brückenschaltung durch eine bipolare Suppressordiode; c) Beschaltung eines
Wechselspannungsstellers mit einer bipolaren Suppressordiode
Begrenzerdioden (Transient Voltage Suppressor) werden vor allem zum Schutz von Thyristoren
und IGBT eingesetzt, und zwar insbesondere in Geräten für hohe Spannungen und große Leistungen,
wo sie gegenüber einer RC-Beschaltung den Vorteil geringerer Abmessungen und eines
geringeren Energieverbrauchs haben. Insbesondere bei der Reihenschaltung von Bauelementen
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