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Vorwort Seit dem Erscheinen des ersten Applikationshandbuches zu IGBT- und MOSFET-Leistungsmodulen haben sich deren Einsatzgebiete drastisch erweitert, angetrieben vor allem durch wachsende Notwendigkeiten zur effizienten Nutzung fossiler Energieressourcen, zur Senkung der Umweltbelastungen und die daraus resultierende, rasant zunehmende Nutzung regenerativer Energien. Aus den allgemeinen Entwicklungstendenzen (Platzbedarf, Kosten, Energieeffizienz) und der Erweiterung der Einsatzfelder (z.B. dezentrale Anwendungen unter rauen Umweltbedingungen) resultieren immer neue, wachsende Anforderungen an Geräte mit modernen Leistungshalbleitern. Deshalb beschäftigt sich dieses Buch stärker als sein Vorgänger mit Aspekten des Einsatzes von Leistungshalbleitern und behandelt auch die letztmalig vor über 30 Jahren in einem SEMIKRON- Handbuch beschriebenen Netzdioden und -thyristoren. Das Buch wendet sich in erster Linie an Anwender und soll Erfahrungen zusammenfassen, die bisher nur in einer Vielzahl von Einzelaufsätzen dargelegt wurden. Im Interesse eines überschaubaren Umfanges werden theoretische Grundlagen nur kurz umrissen, wo dies zum Verständnis unbedingt notwendig erscheint. Zur weiteren Vertiefung stehen heute eine Vielzahl exzellenter Hochschullehrbücher zur Verfügung, von denen einige im Quellenverzeichnis aufgeführt sind. Aufbauend auf Erfahrungen und Kompetenz von SEMIKRON legen wir Ihnen ein erweitertes Applikationshandbuch vor, das sich – aus der Sicht des Anwenders – sowohl mit Leistungsmodulen mit IGBT, MOSFET und angepassten Dioden als auch mit Netzdioden und -thyristoren in Modulund diskreten Bauformen befasst. Ausgehend von den Eigenschaften dieser Bauelemente werden Hinweise zum Umgang mit den Datenblättern und Applikationshinweise, z.B. zu Kühlung, Leistungslayout, Ansteuerung, Schutz, Parallel- und Reihenschaltung sowie dem Einsatz von Transistormodulen in Topologien mit weichem Schalten gegeben. Das vorliegende Buch nutzt Beiträge der Autoren des „Applikationshandbuch IGBT- und MOSFET- Leistungsmodule“ von 1998, Prof. Dr.-Ing. Josef Lutz und Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Petzoldt, deren Urheberschaft im Text nicht nochmals zitiert wird. Gleiches gilt für hier eingearbeitete Teile des „SEMIKRON Leistungshalbleiter-Handbuch“ von Dr.-Ing. Hans-Peter Hempel. Für die Einwilligung zur Verwendung der entsprechenden Abschnitte bedanken wir uns. Auf das Herzlichste möchten wir uns an dieser Stelle für die uneigennützige, fachliche Unterstützung bei Rainer Weiß und Dr. Uwe Scheuermann bedanken. Unser Dank gilt weiterhin den Korrektoren Dr.-Ing. Thomas Stockmeier, Peter Beckedahl und Thomas Grasshoff sowie Elke Schöne und Gerlinde Stark für die redaktionelle Bearbeitung. Wir wünschen uns, dass Sie dieses Buch interessant und nützlich finden. Kritische Anmerkungen sind uns jederzeit willkommen. Wenn dieses Buch Ihre Bauelementauswahl und Design-In-Arbeit erleichtert, sind unsere Erwartungen erfüllt. Nürnberg, Dresden, Ilmenau im November 2010 Arendt Wintrich Ulrich Nicolai Tobias Reimann Werner Tursky
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Seite 2 und 3: Applikationshandbuch Leistungshalbl
Seite 6 und 7: Inhalt 1 Betriebsweise von Leistung
Seite 8 und 9: 3.3.1 Grenzwerte...................
Seite 10 und 11: 5.2.3.4 Bauelementauswahl..........
Seite 12 und 13: 1 Betriebsweise von Leistungshalble
Seite 24 und 25: 2 Grundlagen 2 Grundlagen 2.1 Einsa
Seite 26 und 27: 2 Grundlagen Wichtige Ziele der Wei
Seite 28 und 29: 2 Grundlagen vor allem in optoelekt
Seite 30 und 31: 2 Grundlagen Glass passivation Anod
Seite 32 und 33: 2 Grundlagen I F 0.1 I F v V FRM ma
Seite 34 und 35: 2 Grundlagen Rückwärtsstrom Der
Seite 36 und 37: 2 Grundlagen Die Stromverstärkunge
Seite 38 und 39: 2 Grundlagen Auxiliary thyristor Ma
Seite 40 und 41: 2 Grundlagen w n- n + Schottky- Bar
Seite 42 und 43: 2 Grundlagen Die Höhe der Rekombin
Seite 44 und 45: 2 Grundlagen D A np 2 n p kT q
Seite 46 und 47: 2 Grundlagen Einschaltüberspannung
Seite 48 und 49: 2 Grundlagen 1000 950 900 Platinum-
Seite 50 und 51: 2 Grundlagen a) b) Bild 2.3.13 a) A
Seite 52 und 53: 2 Grundlagen 1200V I RRM Diode V IG
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2 Grundlagen 2.3.3.3 Dynamische Rob
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2 Grundlagen B´ SiO 2 p + Emitter
Seite 58 und 59:
2 Grundlagen Symbol Bezeichnung phy
Seite 60 und 61:
2 Grundlagen -aktiver Arbeitsbereic
Seite 62 und 63:
2 Grundlagen v GS, vGE V GG V GE(pl
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2 Grundlagen Einschalten: Schaltzei
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2 Grundlagen Bild 2.4.9 Entwicklung
Seite 68 und 69:
2 Grundlagen Bild 2.4.11 Struktur e
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2 Grundlagen Bild 2.4.13 Prinzipiel
Seite 72 und 73:
2 Grundlagen Das Schaltungsprinzip
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2 Grundlagen 2.4.3.1 Statisches Ver
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2 Grundlagen Source Gate Source Al
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2 Grundlagen Eingangskapazität Rü
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2 Grundlagen Ausschaltgeschwindigke
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2 Grundlagen Bild 2.4.22 Gegenüber
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2 Grundlagen 2.5.1.3 Drahtbonden Be
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2 Grundlagen schlüsse realisiert.
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2 Grundlagen Bodenplatte Solche Mod
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2 Grundlagen Bei den keramischen Is
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2 Grundlagen Material Wärmeleitfä
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2 Grundlagen 40.00 35.00 Copper Chi
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2 Grundlagen Baseplate Module a) pr
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2 Grundlagen Wärmekopplung Aufgrun
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2 Grundlagen 2.5.2.3 Lastwechselfes
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2 Grundlagen solche Konstruktion is
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2 Grundlagen ausgesprochenen Massen
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2 Grundlagen 2.5.3 Diskrete Bauelem
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2 Grundlagen Pressure piece welded
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2 Grundlagen ~Terminal +Terminal -T
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2 Grundlagen SEMIPONT® Ein- und Dr
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2 Grundlagen Mit 4 Gehäusegrößen
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2 Grundlagen SEMiX® Diese im gleic
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2 Grundlagen tung auf der DCB und d
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2 Grundlagen First compensating coi
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2 Grundlagen Bei Modulen sind die S
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2 Grundlagen MiniSKiiP IPM sind mit
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2 Grundlagen bestimmtes DT im Lastw
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2 Grundlagen Climatic chamber T max
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2 Grundlagen Bild 2.7.5 Prinzipzeic
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2 Grundlagen Aus Bild 2.7.9 und Bil
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2 Grundlagen -- Einsatz von AlN-Sub
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2 Grundlagen gen im Sekundenbereich
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2 Grundlagen der Auswertung einer V
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3 Datenblattangaben für MOSFET, IG
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4 Applikationshinweise für Thyrist
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5 Applikationshinweise für IGBT- u
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v CE V CE/SC(on) V CE/SC(off) 5 App
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6 Handhabung und Umweltbedingungen
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7 Software als Dimensionierungshilf
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Literaturverzeichnis [17] Lutz, J.:
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Literaturverzeichnis [60] Zverev, I
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Abkürzungsverzeichnis für SEMIKRO
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