Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
1200V
I RRM
Diode
V
IGBT turn-on
150A
I
a)
0
P=V*I
E on
Won
0
5
P:10 W/div
T = 125°C
0
150A
200ns/div
Diode turn-off
I
V
0
b)
I RRM
P=V*I
-1200V
tail current
E rr
T = 125°C
200ns/div
0
5
P:10 W/div
Bild 2.3.17 Strom, Spannung und Verlustleistung beim Einschalten eines 150 A/1700 V-IGBT (a) und beim
Ausschalten der Diode (b) bei der Messung des Recovery-Verhaltens
Der zweite Abschnitt ist die Tailphase, in welcher der Rückstrom langsam ausläuft. Ein t rr
lässt sich
nicht mehr sinnvoll definieren. Die Tailphase verursacht die Hauptverluste in der Diode, da hier bereits
an der Diode Spannung anliegt. Eine snappige Diode ohne Tailstrom erzeugt weniger Schaltverluste
in der Diode aber auch hohe Abschaltüberspannungen. Für den IGBT ist die Tailphase
weniger belastend, da zu diesem Zeitpunkt die Spannung an ihm bereits zurückgegangen ist.
Die Dioden-Schaltverluste in Bild 2.3.17b sind in demselben Maßstab dargestellt wie für den IGBT
in Bild 2.3.17a. Sie sind im Anwendungsfall klein gegenüber den Schaltverlusten im IGBT. Für die
Verlustbilanz von IGBT und Diode zusammen ist es wichtig, die Rückstromspitze klein zu halten
und dafür zu sorgen, dass der Großteil der Speicherladung in der Tailphase abgebaut wird. Der
Trend immer schneller zu schalten und damit die Schaltverluste im IGBT zu reduzieren, führt
zu einer immer stärkeren Belastung der Diode. Je nach Anwendung kann es mit Bezug auf die
Gesamtverlustbilanz sinnvoll sein, langsamer zu schalten, als es für die Nennbedingungen des
Datenblattes empfohlen wird.
Die Schaltverluste hängen im wesentlichen von 4 Parametern ab:
--
der Kommutierungssteilheit di/dt bzw. dem Gatewiderstand des schaltenden IGBT (Bild 2.3.18 a):
tendenziell sinken die Schaltverluste mit steigendem Widerstand, bei sehr kleinem Gatewiderstand
begrenzt die vorhandene Streuinduktivität das di/dt. Der dargestellte Bereich entspricht
einem Gatevorwiderstand von 0,5 W bis 8,2 W.
--
der Sperrspannung (Zwischenkreisspannung V CC
; Bild 2.3.18 b), die sich nach dem Abschalten
über dem Bauelement aufbaut: Die Abhängigkeit kann näherungsweise mit einem Exponenten
von 0,6 berechnet werden:
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