Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

4 Applikationshinweise für Thyristoren und Netzdioden
kann man sie anstelle der für die dynamische Spannungsaufteilung erforderlichen RC-Glieder
verwenden. Zu beachten ist, dass Avalanche-Dioden die Spannungssteilheit nicht beeinflussen.
Bei der Beschaltung von Thyristoren kann daher unter Umständen ein zusätzliches RC-Glied nach
den Bemessungshinweisen des Kap. 4.4.2.1 erforderlich sein.
4.4.4.3 Grenzen des Anwendungsbereichs
Sehr energiereiche Überspannungen, wie sie z.B. beim Abschalten von Transformatoren im Leerlauf
auftreten, können in der Regel von Silizium-Avalanche-Dioden nicht verarbeitet werden. In
solchen Fällen müssen daher entweder anstelle der oder zusätzlich zu den Avalanche-Dioden
RC-Beschaltungsglieder eingesetzt werden.
4.4.4.4 Gehäuseformen
Kleine Silizium-AvaIanche-Dioden haben Gehäuse mit Drahtanschlüssen, oder sind für das Löten
auf Leiterplatten vorgesehen (SMD). Größere Dioden haben die üblichen Gehäuse mit Schraubstutzen.
Sie werden auch als Brückenschaltungen angeboten. Begrenzerdioden werden auch in
symmetrischen Gehäusen ähnlich wie Sicherungen angeboten, die zwei mit entgegengesetzter
Polarität in Reihe geschaltete pn-Übergänge enthalten. Solche bipolaren Suppressordioden haben
symmetrische Kennlinien, es genügt also eine einzige derartige Diode für den Schutz eines
Thyristors.
4.4.5 Schutz von Dioden und Thyristoren gegen Überstrom
Unter Überstrom wird hier eine Strombelastung des Leistungshalbleiters verstanden, die unter den
gegebenen Kühlbedingungen zu dessen Zerstörung führt, wenn der Strom nicht durch geeignete
Vorrichtungen rechtzeitig abgeschaltet wird. Im Gegensatz zum Kurzschluss, der im nächsten
Kapitel behandelt wird, soll es sich nicht um einen innerhalb weniger Millisekunden steil ansteigenden
Strom handeln.
Ein solche Überlastung kann nicht allein durch eine betriebsmäßig nicht vorgesehene Stromerhöhung
(Überstrom), sondern auch durch eine unbeabsichtigte Veränderung der Kühlbedingungen
hervorgerufen werden. Die Folge ist, dass ein bei funktionierender Kühlung zulässiger Strom nun
das Bauelement ebenfalls überlastet. Als Beispiele seien die Blockierung von Lüftungsschlitzen,
der Ausfall eines Lüfters oder bei Wasserkühlung eine Störung der Kühlwasserzufuhr genannt.
Im folgenden werden einige bewährte Schutzeinrichtungen gegen derartige Überlastungsfälle beschrieben.
Dabei muss man unterscheiden zwischen Schutzeinrichtungen, die nur bei unbeabsichtigter
Stromerhöhung ansprechen und solchen, die nur bei Störungen in der Kühleinrichtung
ansprechen bzw. Vorrichtungen die in beiden Fällen Schutz gewähren.
4.4.5.1 Vorrichtungen zum Schutz gegen Überströme
Leistungsschalter
Leistungsschalter sind wohl die bekanntesten Schutzeinrichtungen gegen Überlastung. Es gibt
Schalter mit thermischer, magnetischer und thermisch-magnetischer Auslösung. Ihre Ansprechzeiten
sind im Bereich unter etwa 1 s, ähnlich wie bei Schmelzsicherungen, vom Überstrom abhängig:
Bei hohem Überstrom wird die Ansprechzeit kürzer. Dieser Zusammenhang wird vom Hersteller
in Form einer Kennlinie angegeben, die mit der Überstrombelastbarkeit des zu schützenden
Halbleiterbauelements verglichen werden kann. Dabei ist zu beachten, dass die Auslöseströme
von Leistungsschaltern ebenso wie die Ströme in den Strom-Zeit-Kennlinien der Sicherungen als
Effektivwerte angegeben werden, die Stoßstrom-Grenzwerte der Halbleiterbauelemente dagegen
Scheitelwerte von Sinus-Halbschwingungen sind. Diese müssen daher für den Vergleich in Effektivwerte
umgerechnet werden.
Im gesamten in Frage kommenden Zeitbereich muss der Auslösestrom des Leistungsschalters
niedriger sein als der für das Halbleiterbauelement im Störungsfall zulässige Überstrom. Ist dies
nicht für den gesamten Zeitbereich realisierbar, so muss eine zusätzliche Schutzeinrichtung, in
der Regel eine Halbleiter-Sicherung, für den nicht abgedeckten Zeitbereich vorgesehen werden.
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