Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

Inhalt
1 Betriebsweise von Leistungshalbleitern.......................................................................... 1
1.1 Grundlagen für den Betrieb von Leistungshalbleitern .................................................. 1
1.2 Leistungselektronische Schalter................................................................................... 5
2 Grundlagen....................................................................................................................... 13
2.1 Einsatzgebiete und heutige Leistungsgrenzen von Leistungshalbleitern.................... 13
2.2 Netzgleichrichter......................................................................................................... 17
2.2.1 Netzdioden........................................................................................................... 17
2.2.1.1 Allgemeine Begriffe........................................................................................ 17
2.2.1.2 Aufbau und prinzipielle Funktion.................................................................... 18
2.2.1.3 Statisches Verhalten....................................................................................... 20
2.2.1.4 Dynamisches Verhalten.................................................................................. 20
2.2.2 Thyristoren........................................................................................................... 22
2.2.2.1 Allgemeine Begriffe........................................................................................ 22
2.2.2.2 Aufbau und prinzipielle Funktion.................................................................... 23
2.2.2.3 Statisches Verhalten....................................................................................... 25
2.2.2.4 Dynamisches Verhalten.................................................................................. 26
2.3 Freilauf- und Beschaltungsdioden............................................................................... 28
2.3.1 Aufbau und prinzipielle Funktion.......................................................................... 28
2.3.1.1 Schottky-Dioden............................................................................................. 29
2.3.1.2 pin-Dioden...................................................................................................... 30
2.3.2 Statisches Verhalten ........................................................................................... 32
2.3.2.1 Durchlassverhalten......................................................................................... 32
2.3.2.2 Sperrverhalten................................................................................................ 33
2.3.3 Dynamisches Verhalten........................................................................................ 34
2.3.3.1 Einschaltverhalten ......................................................................................... 34
2.3.3.2 Ausschaltverhalten......................................................................................... 35
2.3.3.3 Dynamische Robustheit.................................................................................. 43
2.4 Leistungs-MOSFET und IGBT ................................................................................... 43
2.4.1 Aufbau und prinzipielle Funktion.......................................................................... 43
2.4.2 IGBT..................................................................................................................... 46
2.4.2.1 Statisches Verhalten....................................................................................... 48
2.4.2.2 Schaltverhalten.............................................................................................. 49
2.4.2.3 IGBT – Konzepte und neue Entwicklungsrichtungen..................................... 54
2.4.3 Leistungs-MOSFET.............................................................................................. 61
2.4.3.1 Statisches Verhalten....................................................................................... 63
2.4.3.2 Schaltverhalten.............................................................................................. 66
2.4.3.3 Aktuelle Ausführungen und neue Entwicklungsrichtungen............................. 69
2.5 Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT)...................................................................... 72
2.5.1 Technologien........................................................................................................ 73
2.5.1.1 Löten ............................................................................................................. 73
2.5.1.2 Diffusionssintern (NTV = Niedertemperaturverbindungstechnik).................... 73
2.5.1.3 Drahtbonden.................................................................................................. 75
2.5.1.4 Druckkontakt.................................................................................................. 75
2.5.1.5 Montage- und Anschlusstechnik..................................................................... 76
2.5.1.6 Module mit oder ohne Bodenplatte ................................................................ 78
2.5.2 Aufgaben und Eigenschaften............................................................................... 80
2.5.2.1 Isolation ......................................................................................................... 80
2.5.2.2 Wärmeabführung und Thermischer Widerstand............................................. 82
2.5.2.3 Lastwechselfestigkeit..................................................................................... 91
2.5.2.4 Stromzuführung der Hauptanschlüsse........................................................... 91
2.5.2.5 Induktivitätsarmer interner Aufbau.................................................................. 92
2.5.2.6 Koppelkapazitäten.......................................................................................... 93
2.5.2.7 Schaltungskomplexität................................................................................... 94
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