Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Zünden durch Licht oder zu hohe Temperatur
Lichteinstrahlung erzeugt Ladungsträgerpaare, die in der Raumladungszone getrennt werden und
über den pn-Übergang zur Kathode fließen. Sie wirken daher als Zündstrom. Dasselbe gilt für
thermisch erzeugte Ladungsträgerpaare.
Ausschaltverhalten
Ähnlich wie bei Netzdioden (Kap. 2.2.1.4) wird auch beim Thyristor beim Fließen eines Vorwärtsstromes
das Volumen des Halbleiters durch Ladungsträger überschwemmt, die beim Umpolen
der Spannung in die Sperrrichtung erst weitgehend abgebaut werden müssen, bevor der Thyristor
Spannung in Sperrrichtung aufnehmen kann. Allerdings befinden sich auch dann noch Restladungsträger
im Halbleitervolumen, die zum Zünden des Thyristors führen können, wenn Spannung
in Vorwärtsrichtung angelegt wird.
Als Freiwerdezeit t q
bezeichnet man die Zeit vom Stromnulldurchgang bis wieder Blockierspannung
angelegt werden kann, ohne dass der Thyristor erneut zündet (Bild 2.2.13). Die typische Freiwerdezeit
t q
von Thyristoren beträgt etwa 100 bis 500 µs. Schnelle Thyristoren (Frequenzthyristoren)
sind solche, bei denen die Freiwerdezeit durch Reduzierung der Trägerlebensdauer auf 10
bis 100 µs verkürzt wurde. Nähere Angaben über die Abhängigkeit der Freiwerdezeit von den Parametern
erfolgen in Kap. 3.2.5.2. Die Kennwerte werden im Kap. 3 „Datenblattangaben“ erläutert.
i, v
Voltage v T
Current i T
t q
t
Bild 2.2.13 Verlauf von Strom i T
und Spannung v T
eines Thyristors beim Ausschalten und Freiwerdezeit t q
2.3 Freilauf- und Beschaltungsdioden
2.3.1 Aufbau und prinzipielle Funktion
Moderne schnelle Schalter benötigen schnelle Dioden als Freilaufdioden im Leistungskreis. In den
vorwiegend auftretenden Anwendungen mit induktiver Last wird die Freilaufdiode bei jedem Einschaltvorgang
des Schalters vom leitenden in den sperrenden Zustand kommutiert. Das Ausräumen
der Speicherladung soll dabei sanft erfolgen, um induzierte Spannungsspitzen und hochfrequente
Oszillationen zu vermeiden. Deshalb werden die Dioden auch als Soft-Recovery-Dioden
bezeichnet. Sie sind mitbestimmend für die Leistungsfähigkeit des Schalters. Bei ihrem Design
müssen Kompromisse gegensätzlicher Anforderungen gefunden werden. Für schnelle Leistungsdioden
sind zwei Haupttypen zu unterscheiden: die Schottky-Diode und pin-Dioden in epitaxialer
oder diffundierter Bauform.
28