Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
2.4.2 IGBT
Die beim Ausschalten im n - -Gebiet rekombinierenden p-Speicherladungen Q s
nehmen bei kleinen
Lastströmen nahezu linear und im Nenn- und Überstrombereich nach einem Wurzelgesetz mit
dem Durchlassstrom zu [14].
Qs ~ I 0,8...1 im unteren Durchlassstrombereich
Qs ~ I 0,5 im Nenn- und Überstrombereich
2...2,7
Qs ~V (BR)CE
.
Auf- und Abbau der Speicherladung verursachen Schaltverluste, Speichereffekte (Speicherzeit)
und einen „Kollektorstromschweif“ (Tailstrom) während des Ausschaltens. In der Praxis werden
die Eigenschaften der IGBT nachhaltig von den parasitären Elementen in der realen IGBT-Struktur
beeinflusst. Zum Verständnis der realen Eigenschaften und möglicher Ausfallmechanismen ist
deshalb ein Blick auf dessen prinzipielles Ersatzschaltbild (Bild 2.4.4) unerlässlich.
Emitter
C GE
p -
C GC
p +
R W
R D
R G
Gate Emitter
Al
SiO 2
p +
n +
p -
C
(Collector)
R D
C GC
C CE
R G
C GE
C CE
G
(Gate)
R W
n - n -
p +
p +
Collector
a) b)
E (Emitter)
Bild 2.4.4 IGBT-Zelle (NPT-Konzept, Planargate) mit den wichtigsten parasitären Elementen;
a) parasitäre Elemente in der Zellstruktur; b) Ersatzschaltbild mit parasitären Elementen
Die physikalischen Ursachen sowie die Bezeichnungen der in Bild 2.4.4 eingezeichneten, parasitären
Kapazitäten und Widerstände verdeutlicht Tabelle 2.4.1.
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