Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Soft-Recovery-Verhalten und Schaltüberspannung
Mit der in Bild 2.3.8 gezeigten Unterteilung von t rr
in t f
und t s
wird zunächst als quantitative Kenngröße
für das Recovery-Verhalten definiert:
t
f
Softfaktor s
t
s
Der Softfaktor sollte größer 1 sein, um die Schaltüberspannungen zu minimieren. Diese Definition
ist jedoch ungenau, denn nach ihr wäre ein Stromverlauf wie in Bild 2.3.9a als snappig, aber
der Stromverlauf wie in Bild 2.3.9b als soft eingestuft. Obwohl s > 1 ist, existiert in einem Teil des
Rückstromverlaufes eine steile Flanke. Besser wäre eine Definition mit Bezug auf das maximale
di f
/dt während der Fallzeit t f
. Das di f
/dt liegt bei einer Soft-Recovery-Diode im Bereich von di/dt
während t s
.
t s
t f t s t f
0.2 I RRM
0.2 I RRM
a) b)
Bild 2.3.9 Stromverlauf für zwei verschiedene Möglichkeiten eines snappigen
Reverse-Recovery-Verhaltens
Die Angabe des Recovery-Verhaltens am Nennarbeitspunkt allein ist auch nicht aussagekräftig.
Es ändert sich in Abhängigkeit verschiedener Schaltungsparameter.
--
Strom: Messungen bei weniger als 10 % und bei 200 % des spezifizierten Stromes sind durchzuführen.
Man wird damit der Beobachtung gerecht, dass kleine Ströme besonders kritisch für
das Reverse-Recovery-Verhalten sind.
--
Temperatur: Meist sind hohe Temperaturen für das Recovery-Verhalten kritischer. Bei bestimmten
schnellen Dioden wird aber bei Raumtemperatur und darunter das Recovery-Verhalten
schlechter.
--
angelegte Spannung: Höhere Spannung führt zu schlechterem Reverse-Recovery-Verhalten.
--
Kommutierungssteilheit di/dt: Die di/dt-Abhängigkeit ist bei Dioden verschiedener Hersteller sehr
unterschiedlich. Ein Diodentyp wird bei Erhöhung von di/dt mehr soft, ein anderer snappig.
Am besten lässt sich das Soft-Recovery-Verhalten durch Messung der Abschaltüberspannung
unter verschiedenen Arbeitsbedingungen (I F
, T j
, V CC
, di/dt) charakterisieren. Bei einer typischen
Anwendung, in welcher der Gleichstromsteller in einem Halbleitermodul aufgebaut ist, liegt die parasitäre
Induktivität L sges
im Bereich von einigen 10 nH. Dies reduziert die auftretende Überspannung.
Da keine idealen Schalter existieren, fällt während der Reverse-Recovery-Phase der Diode
noch ein Teil der Spannung am IGBT ab. Die gemessene Spannung wird zu
diR
V(t)
V
L
ges
VCE
(t)
dt
wobei V CE
(t) die zum jeweiligen Zeitpunkt am IGBT noch anliegende Spannung ist. Für Soft-Recovery-Dioden
ist typisch, dass bei moderaten Steilheiten bis 1500 A/µs für eine 100 A-Diode und
minimierten parasitären Induktivitäten die Spannung V(t) zu jedem Zeitpunkt kleiner V CC
ist und
keine Spannungsspitze auftritt.
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