Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
C iss [nF]
25,0
24,5
24,0
23,5
23,0
22,5
22,0
21,5
21,0
20,5
20,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Devices No.
a) b)
Bild 5.8.5 a) Gemessene Streuung der Eingangskapazität C ies
einer Auswahl von 450 A IGBT-Modulen;
b) Schaltversuch mit 4 parallelen Modulen (Einschalten) mit einer zusätzlichen 4,7 nF externen
Kapazität zwischen Gate-Emitter am Modul
Unterschiede in der Transfer-Charakteristik führen dagegen zu dynamischen Unsymmetrien im
Schaltaugenblick und somit zu unterschiedlichen Schaltverlusten. IGBT heutiger Generationen
weisen nur relativ geringe Streuungen in der Transfercharakteristik auf (Bild 5.8.6). Bei harter
Parallelschaltung der Gates und der dann gemeinsamen Gate-Spannung führen verbleibende Unterschiede
dazu, dass der IGBT mit der steileren Transfer-Charakteristik während der Millerphase
den größeren Strom übernimmt und damit die höheren Schaltverluste hat. Die Schwellspannung
V GE(th)
besitzt einen negativen Temperaturkoeffizient TK, während die Steigung der Kennlinie g fs
einen positiven TK besitzt. Abhängig vom Arbeitspunkt kann es also zu einem Mitkopplungs- oder
Gegenkopplungseffekt mit der Sperrschichttemperatur kommen. Entscheidend für die Stromunsymmetrie
während des Schaltens ist die Plateauspannung V GE(pl)
die sich während des Schaltvorganges
als horizontale Linie der Gatespannung einstellt.
a) b)
IC [A]
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8
V GE(th) [V]
No.2/TOP
No.5/TOP
Bild 5.8.6 a) Verteilung der Schwellspannung von 800 Chips (@ 4 mA, 25°C) mit den Spezifikationsgrenzen
(USG und OSG); b) Messung der Transferkennlinie verschiedener Module im Bereich der
Schwellspannung zur Auswahl von Extrempaaren für Parallelschaltversuche
In einem Schaltversuch [62] mit 6 parallelen SEMIX-Modulen wurde der Einfluss der unterschiedlichen
Transferkennlinien untersucht. Dazu sind die beiden Bauelemente mit der größten Streuung
der Plateauspannung an den Außenseiten des Aufbaus platziert worden (Bild 5.8.7: Pos. 1
+ Pos. 6; V GE(pl)
+/- 100 mV) und in der Mitte eher typische Bauelemente (Pos. 2-5). Die Ansteuerung
erfolgt durch einen gemeinsamen Treiber, im Bild rechts im Vordergrund. Alle IGBT-Module
sind durch eigene Gate- und Hilfsemitterwiderstände dynamisch entkoppelt, wie im folgenden
Abschnitt unter Maßnahmen erläutert. Dadurch können sich an den Modulen die Werte für V GE(pl)
381