Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
I F
0.1 I F
v
V FRM
maximum turn-on voltage
1.1 V F
V F
0.1 FV F
t
static value of forward
voltage
t fr
Bild 2.2.4 Einschaltverhalten einer Diode
Ausschaltverhalten
pn-Dioden
Im leitenden Zustand ist das gesamte Volumen der Diode mit Elektronen und Löchern überschwemmt.
Wird die Spannung nun umgepolt, so leitet die Diode daher auch in Rückwärtsrichtung,
es kann keine Sperrspannung aufgebaut werden. Durch den Rückstrom und durch die Rekombination
von Elektronen und Löchern wird die Überschussladung in der Diode abgebaut. Sobald alle
Überschussladungsträger am pn-Übergang abgebaut sind, kann die Diode wieder Sperrspannung
aufnehmen, die Rückstromspitze I RRM
ist erreicht, der Rückwärtsstrom wird von da ab wieder kleiner
(Bild 2.2.5).
I RRM
I
trr
reverse recovery
time
Q rr
0.2 * I RRM
Reverse Recovery
Charge
Max. reverse
recovery current
t
Current
Recovery charge at
pn-junction is
removed
Turn-off losses
Voltage
t
a) b)
Bild 2.2.5 Ausschaltverhalten einer pn-Diode: Definitionen (a) und Verlauf von Strom, Spannung und
Schaltverlusten (b)
Das rote Dreieck Q rr
ist die in der Diode gespeicherte Ladung. Nach der Rückstromspitze I RRM
liegt
an der Diode Spannung an und es fließt durch sie ein Strom. Daraus ergeben sich Schaltverluste,
die bei höheren Frequenzen beträchtliche Höhe erreichen können und bei den Gesamtverlusten
berücksichtigt werden müssen. Schaltzeit t rr
, Speicherladung Q rr
und Rückstromspitze I RRM
nehmen bei höherer Temperatur stark zu. Dioden mit kurzer Schaltzeit t rr
(rr = reverse recovery),
kleiner Speicherladung Q rr
und kleiner Rückstromspitze I RRM
bezeichnet man als schnelle Dioden
(siehe Kap 2.3). Schnelle Dioden erhält man vor allem durch Reduzierung der Trägerlebensdauer.
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