Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
R G
R G
v
v Driver
Driver
Zener-Diode Schottky-Diode MOSFET
R G
v Driver
V +
Passive Gate Clamping
Bild 5.7.21 Einfache Möglichkeiten der passiven Gatespannungsbegrenzung (passive gate clamping)
5.7.3.3 Übertemperaturerkennung
Die direkte Messung der Sperrschichttemperatur ist nur möglich, wenn Leistungshalbleiterbauelement
und Temperatursensor in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden (z.B. monolithische
Integration oder Aufkleben des Temperatursensors auf das Leistungschip).
Als Temperatursensor kommt häufig eine Diodenstruktur zum Einsatz, deren temperaturabhängiger
Sperrstrom ausgewertet wird. Solche Technologien finden u.a. in Smart-Power-Bauelementen Anwendung.
Beim Einsatz von Transistor-Leistungsmodulen werden Temperaturen entweder modulextern auf
dem Kühlkörper oder modulintern auf dem Trägersubstrat in der Nähe der Leistungshalbleiterchips
mittels temperaturabhängiger Widerstände gemessen.
Aufgrund der vorhandenen thermischen Zeitkonstanten liefert die Messung nur eine Information
über die Änderung der mittleren Temperatur (keine hochdynamische Temperaturmessung möglich).
5.8 Parallel- und Reihenschaltung
Die nachfolgenden Kapitel sind auf den IGBT mit Freilaufdiode zugeschnitten, können aber mit
entsprechenden Änderungen für die Anschlussbezeichnungen auch auf MOSFET übertragen werden.
5.8.1 Parallelschaltung
Parallelschaltungen sind immer dann notwendig, wenn die Leistungsfähigkeit eines Einzelbauelementes
unzureichend ist. Sie beginnt mikroskopisch auf Chipebene mit mehreren 100.000 Einzelzellen
von IGBT, geht weiter im Modul durch Parallelschaltung von Chips und setzt sich auf
Schaltungsebene durch Parallelschaltung von Modulen und ganzen Umrichtereinheiten fort.
5.8.1.1 Probleme der Stromsymmetrierung
Eine maximale Ausnutzbarkeit des durch Parallelschaltung entstehenden Schalters wird nur bei
idealer statischer (d.h. im Durchlassbereich) und dynamischer (d.h. im Schaltaugenblick) Symmetrierung
des Stromes erreicht. Ursache für eine unterschiedliche Aufteilung ist entweder eine
unterschiedliche Ausgangsspannung der parallelen Umrichterzweige oder eine unterschiedliche
Zweigimpedanz. Dafür verantwortlich sind wiederum Unterschiede in:
--
der Durchlassspannung der Leistungshalbleiter;
--
den Schaltzeiten und Schaltgeschwindigkeiten der Leistungshalbleiter;
--
der Signallaufzeiten der Treiberausgänge;
--
den Zwischenkreisspannungen;
--
den Kühlbedingungen (z.B. durch thermische Reihenschaltung bei luftgekühlten Anwendungen);
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