Teljesítményelektronika

Teljesítményelektronika

Szakirodalom
Csáky-Ganszky-Ipsits-Marti: Teljesítményelektronika,
Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1971.
K. Heumann: A teljesítményelektronika alapjai,
Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979.
Rashid, M.H.:Power Electronics,
Pretince-Hall International Inc., 1993.
Bencze János: Új utakon a villamos hajtások,
Magyar Elektronika, 1. Szám, 1994.
/86

Teljesítményelektronika tárgyköre
A villamos energia lehetőleg
kisveszteségű átalakítása
elektronikus eszközökkel
~ =
~ =
/86

Áramirányítók osztályozása
Egyenirányító (rectifier):
AC (alternative current) DC (direct current)
Váltóirányító (inverter):
DC (direct current) AC (alternative current)
Frekvenciaváltó (frequency converter):
fázis : m1 m2 frekvencia: f1 f2
Szaggató (chopper):
U1 U2 lehet DC/DC vagy AC/AC /86

Félvezető eszközök fejlődése
1950 1960 1970 1980 1990 2000
dióda
triak
RCT
SCR
LTT
SIT
GTO
MCT
SITh
BJT
IGBT
MOSFET
PIC
/86

Teljesítmény félvezető eszközök
PSD=Power Semiconductor Device
Thyristor = tirisztor
SCR = Silicon Controlled Rectifier
Triac = Triode Alternating Current
GTO = Gate Turn Off
RCT = Reverse Conducting Thyristor
SITh = Static Induction Thyristor
MCT = MOS Controlled Thyristor
LTT = Light Triggered Thyristor
LASCR = Light Activated Silicon Controlled Rectifier
/86

Teljesítmény félvezető eszközök
PSD=Power Semiconductor Device
Transistor (Trans-fer Re-sistor) = tranzisztor
BJT = Bipolar Junction Transistor
FET = Field Effect Transistor
MOSFET = Metal Oxid Semiconductor FET
IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor
SIT = Static Induction Transistor
PIC = Power Integrated Circuit
- Power Modules, Intelligent Modules, Smart Power
/86

Teljesítmény félvezető eszközök
üzemmódja
Kis teljesítmény esetén: lineáris üzemmód a
IC normál aktív tartományban
I Cmax
I M
M
U CE
U be
0 UM Ut P = UMIM állandó veszteség => hő => hűtés /86
R
U t
Z f

Teljesítmény félvezető eszközök
üzemmódja
Nagy teljesítmény esetén: kapcsolásos üzemmód
I C
I Cmax
0
be
U t
ki
U CE
Ki: I=0
Be: U=0
P = UI = 0 ?
/86

u
0
i
0
p=ui
0
Teljesítmény félvezető eszközök
ki be ki be
üzemmódja
belső kapacitás
t
t
t
P
induktív
fogyasztó
0
lineáris
kapcsolásos
/86
f

Teljesítmény félvezető eszközök
θ j
hűtése – hőtani modell
P
R th jb
θ b
P
R th bc
θ c
P
R th ca
θ j = p-n átmenet hőmérséklete (j=junction)
θ b = alap hőmérséklete (b=base)
θ c = tok hőmérséklete (c=case)
θ a = környezet hőmérséklete (a=ambient)
R th = hőellenállás (th=thermic)
P = hőteljesítmény
θ a
/86

Teljesítmény félvezető eszközök
hűtése – hőtani modell összevonása
θ j
P
R th G
θ c
P
R th K
θ j = p-n átmenet hőmérséklete (j=junction)
θ c = tok hőmérséklete (c=case)
θ a = környezet hőmérséklete (a=ambient)
R th G = saját belső hőellenállás
R th K = hűtőtönk hőellenállása
P = hőteljesítmény /86
θ a

Teljesítmény félvezető eszközök
hűtése – hőtani számolás
θ j
θ
j
P
R th G
−
θ
a
=
θ c
P
R th K
( R R )
P +
vagy
thG
θ − θ j a
R thK = − R thG
P
thK
⎡
⎢⎣
K
W
θ a
⎤
⎥⎦
/86

Teljesítmény félvezető eszközök
hűtése – hűtőtönk választása
Rth K fekete eloxált felületre vonatkozik
sima felület: +10%
vízszintes elhelyezés: +20%
Rth Kf = a Rth K
Rth K természetes hűtés
Rth Kf mesterséges hűtés (ventillátor)
a
1
0,6
0,2
0 1 2
v levegő [m/s]
/86

1. Teljesítmény dióda
A K
önkényes határ: U R ≥250 V, I F ≥1 A
R = reverse, F = forward
/86

1.1. Bekapcsolási idő
forward recovery vagy turn-on time
-ameddig az összes töltéshordozó el kezd vezetni
I
(kisebbségi)
Bekapcsolási időállandó:
T FR =r d C D ≅ (1…100) µs
r d = vezető irányú dinamikus ellenállás
C D = diffúziós kapacitás ≤ 100 µF
∆I
0
U
∆U
r d = ∆U/∆I
rd =dU/dI /86

1.2. Kikapcsolási idő
reverse recovery time = t rr
- visszatérési vagy szabaddáválási vagy tárolási idő
ameddig az összes (kisebbségi) töltéshordozó visszatér
és a pn átmenet visszanyeri záróképességét
t rr = t a +t b
t a = pn átmenetben tárolt kisebbségi
töltéshordozók
t b = a félvezető tömegében tárolt kisebbségi
töltéshordozók
/86

1.2. Felszabadulási idő jellemzői
i t rr
t rr = f(I F , di/dt, ϑ°C, …)
lágysági tényező: SF= t b /t a
t a t b
0 t
0,25IRR IRR 0
i
lágy kikapcsolás meredek kikapcsolás
I RR = felszabadulási áram /86
t a
t rr
t b
t

i 1
+
U
-
K
D 1
D 2
i 2
1.3. Bekapcsolási és
felszabadulási idő hatása
rövidzár
R
L
i
i 1
i 2
i
0
0
0
t 1
t 2
t
t
/86
t

i 1
+
U
-
1.3. Bekapcsolási és felszabadulási idő
K
D 1
hatásának kiküszöbölése
D 2
i 2
L s
L s csökkenti di/dt-t
R s
C s
C s átveszi az L s -ben tárolt energiát
R s csillapítja a létrejövő rezgéseket
R
L
i
i 1
i 2
i
0
0
0
t 1
t 2
t
t
/86
t

D 1
1.4. Párhuzamosan kapcsolt diódák
D 2
R
szórás => különböző karakterisztikák
U
ugyan ahhoz a feszültséghez más áramok tartoznak
P 1 =U 1 I 1 > P 2 =U 2 I 2 => D 1 túl van terhelve
I
I 1
I 2
0
=> leég
U 1 = U 2
D 2 veszi át a teljes áramot => az is leég /86
U

i 1 ↑
D 1
R
1.4. Megoldás a védelemhez
D 2
I 1 I2
R
D1 D2 i1 i2
állandósult
tranziens
állapotra
állapotra
=> di1 /dt ↑ => u1↑ => U-u1↓ => i1↓ 2 => i1 (= i-i2 )↓
↑
=> U+u => u2↑ 2↑ => i
R
u 1
u 2
R

D 1
D 2
R
1.5. Soroba kapcsolt diódák
I
~U
Ugyanaz a szivárgási áram
U r1 U r2
I
0
I r
Különböző záróirányú
karakterisztikák
=> más zárófeszültségek => átüt vagy leég
/86
U

10xI r
R
R
1.5. Megoldás a védelemhez
D 1
I r
D 2
Állandósult állapotra
R
C
R
C
D 1
i r
D 2
Tranziens állapotra
/86

1.6. Dióda típusok
1. Általános rendeltetésű diódák trr =(50…100) µs
N (normal) ~ {50, 60} Hz-es hálózat
2. Gyors diódák speciális eljárások trr =(10…20) µs
F (fast) különleges anyagok: Pt, Au
középfrekvencia, digitális rendszerek
3. Schottky-diódák fém - Si (n típusú) trr =100 ps
kisebbségi töltéshordozók kiküszöbölve
még gyorsabb működés érhető el
detektorok

Bekapcsolása:
hőmérséklet
fény
nagy feszültség
2. Tirisztor
meredek feszültségnövekedés
vezérlő elektródára kapcsolt áram
A K
G
=> nem kívánatos
=> fényvezérelt: LTT
=> tönkremehet
=> általános
/86

2.1. Tirisztor bekapcsolási tranziense
i G
10%
0
i T
90%
10%
0
I G
t d
t on
I T
t r
t
t
t d = delay time
késési idő
t r = rise time
felfutási idő
t on = turn on time
bekapcsolási idő
/86

2.2. Tirisztor vezérlő árama
Gyújtó impulzusnak meglegyen a nagysága és
időtartama a tartóáram kialakulásához
Tirisztor bekapcsolása után a vezérlőáramot
megszüntetni (fölösleges veszteség)
Kikapcsolt tirisztoron ne legyen vezérlő jel
(a szivárgási áram tönkreteszi)
/86

2.3. Tirisztor kikapcsolódása
3 pn átmenet: 2 diódának megfelelő
1 ellentétes
Diódának megfelelően => t rr
Rekombinációs idő => t rc
t q = t rr +t rc kikapcsolási idő
t q = f(i T ,u T )
/86

2.4. Tirisztor hálózati kommutációja
A K
~U R
u
0
i
0
u AK
0
t rr
t q
t rc
t
t
szivárgási
áram
t
/86

= U
2.5. Tirisztor kényszer kommutációja
T1 A K
T 2
oltókörös tirisztor:
u
+
C
- 0
R i
t T1
T2be szivárgási
T1be t
R
áram
0
u AK
0
t rr
t q
U
t rc
t
t

u
L s
Ti
C
R
2.6. Tirisztor védelem
D o
R t
R s2
D s
R s1
di/dt védelem du/dt védelem
=> soros Ls => párhuzamos Cs s = snubber /86
Ti
C s

2.7. Tirisztor típusok
1. Általános tirisztor: N (normal) t q = (100…200) µs
∼ {50, 60} Hz hálózat
2. Gyors tirisztor: F (flink) t q = (20…60) µs
kényszerkommutációs, középfrekvenciás áramkör, inverter
3. GTO = Gate Turn-Off => kikapcsolható tirisztor
+ impulzus bekapcsol
- impulzus kikapcsol /86

2.7.1. GTO / Tirisztor
Előnye a tirisztorral szemben:
nem kell kényszerkommutáció
=> nincs szükség további alkatrészekre
kisebb elektromágneses (EM) zavarok
gyorsabb kikapcsolás tq = (5…10) µs => nő a hatásfok
Hátránya tirisztorral szemben:
nagyobb feszültségesés vezetéskor
/86

Előnye a tranzisztorral szemben:
nagyobb zárófeszültség
nagyobb csúcsáram
rövid vezérlő impulzus
2.7.2. GTO / Tranzisztor
nagy bekapcsolási erősítés
Hátránya tranzisztorral szemben:
kis kikapcsolási erősítés
hajlamos a telítődésre
anódáram
vezérlőáram
anódáram
vezérlőáram
= 600
= 6
/86

2.7.3. Triak - TRIAC - szimisztor
nincs kijelölt A és K
két ellenpárhuzamos tirisztor
+ és – impulzussal is bekapcsolható,
polaritás függvényében
/86

2.7.4. RCT
RCT – Reverse Conducting Thyristor
tirisztorral ellenpárhuzamosan kapcsolt dióda
ASCR – Asymmetrical Silicon Controlled Rectifier

2.7.5. SITH – Static Induction Thyristor
MOSFET-hez hasonló
kisebbségi töltéshordozóra alapuló eszköz
A K
G
+ impulzus bekapcsol
- impulzus kikapcsol
nagyon érzékeny a gyártási technológiára
/86

2.7.6. LTT - LASCR
Light Triggered Thyristor
Light Activated Silicon Controlled Rectifier
A K
villamos vagy galvanikus leválasztás
nagy feszültség, nagy áram alkalmazása esetén
G
/86

2.7.7. MCT – MOSFET Controlled Thyristor
A K
T
G
A
M
R
K
feszültség vezérelt
csak adott áram érték alatt vezérelhető G
ennél nagyobb áram kikapcsolása esetén tönkremegy
=> hagyományos tirisztor kikapcsolást kell alkalmazni
kis áram esetén rövidebb vezérlőimpulzus is elégséges
nagy áram esetén hosszabb vezérlőimpulzus szükséges
inverteres vagy szaggatós alkalmazásnál a teljes
be-/kikapcsolási időtartamra folyamatos vezérlőjel kívánatos
a bizonytalan állapotok kiküszöbölése érdekében
/86

2.8. Tirisztorok gyújtása
galvanikus vagy villamos leválasztásra van szükség
optocsatoló
gyújtótranszformátor
Az optocsatoló LTT-vel váltható ki.
optocsatoló: LED + phototranzisztor
gyújtótranszformátor: speciális porvasmagos kivitel /86

2.8.1. Optocsatolós tirisztorgyújtás
u v
R 1
OC
R 2
+
R 3
= ← ~
Ti
Tr
R t
~U
/86

2.8.2. Transzformátoros tirisztorgyújtás
u v
0
u C
0
t
u v
t
C
u D
0
t
R 1
D 2
D 1
+
R 2
T
Tr
u G
0
Ti
D 3
t
/86

2.8.3. Transzformátoros tirisztorgyújtás
erősen induktív fogyasztó esetén
=> az áram lassan nő
=> hosszú gyújtóimpulzusra van
szükség a tartóáram eléréséhez
=> nőnek a tirisztor veszteségei
A gyújtótranszformátor csak váltakozó jelet tud átvinni.
Megoldás: impulzuscsomag
/86

u v
2.8.4. Impulzuscsomag előállítása
0
Tirisztor vezérlő f0 u C
0
AMV f >> f 0
t
t
&
u C
0
pl. f 0 =50 Hz, f=1 kHz
/86
t

csak a „+” impulzust
engedi át
Tr
2.8.5. Vezérlőkör védelme
D g
kiküszöböli
a „-” vezérlést
D 1 R 1
növeli du/dt bírást
csökkenti a t q -t
áramkorlát
csillapítás
Ti
R g C g
növeli du/dt bírást
kiszűri a zavarjeleket
késleltetést hoz be

3. UJT – Unijunction Transistor
kétbázisú (egyréteg) tranzisztor
tirisztor gyújtójelének képzésére alkalmazzák
áramköri jelölés: modell:
E
B 2
B 1
E
p
B 2
n
B 1
kivitelezés:
n +
B 1
E
n
B 2
p
/86

E
p
B 2
n
B 1
3.1. UJT – jellemzői
R BB = interbázis ellenállás
η = intrinsic stand-off ratio, leosztási arány
vagy belső feszültségarány
U B2B1
U E = ηU B2B1 + U D
η = 0,47 … 0,82
U D = (0,6 … 0,7) V
/86

R be
3.2. UJT – bemeneti karakterisztika
IE Ube UE B 2
E U B2B1
B 1
U E = U D + η U B2B1 0 U E
R EB1 = R pn + R B1 , R B1 = ηR B1B2
I E
Iv Ip U v
telítési
feszültség
telítődés
U p
negatív
ellenállás
billenő
feszültség

I B2
3.3. UJT – kimeneti karakterisztika
I E =0
0 U BB
I E
R be
U be
I E
B 2
E U B2B1
B 1
I B2
/86

3.4. UJT előnyei
stabil Up billenő feszültség
nagyon kis áram szükséges a billenéshez
negatív ellenállású jelleggörbe
jelleggörbe kevésbé függ a hőmérséklettől és időtől
alacsony előállítási költség
nagy áramimpulzus terhelhetőség
viszonylag nagy működési sebesség
átkapcsolási idő néhány ns
/86

3.5. UJT alkalmazása
tirisztor gyújtása
oszcillátorok, multivibrátorok
időzítők
hullámforma generátor
/86

R
C
E
U E
3.6.1. UJT-s oszcillátor
B 2
B 1
R 2
R 1
U t
U p
U v
U B1
0 t
U E
0 T 2T t
T1 =RC T2 =R1C T=RCln(1-η) -1
/86

I
R
C
E
U E
3.6.2. UJT-s oszcillátor
B 2
B 1
R 2
R 1
U t
I E
Iv Ip I= U t -U E
R
U v
U t -U v
I v
0 U E
U p
I= U t -U p
R
I= U t -U v
R
≤R≤
≥I p
≤I v
U t -U p
I p
/86

R
C
E
U E
3.6.3. UJT-s oszcillátor
B 2
B 1
R 2
R 1
U t
UJT zár: U B1 =U t
UJT nyit: U B1 ≅U p
Billenési feszültség:
U p =U D +U t
C ↓↓ ⇒ U v , I v változik
R 1
(R 1 +R 2 +R BB )
R 1
(R 1 +R EB1 SAT )
ηR BB +R 1
(R 1 +R 2 +R BB )
C ↑↑ ⇒ EB 1 átmenet tönkremegy

∼U
3.7.1. Hálózati szinkronizációjú oszcillátor
D 1
D 3
D 2
D 4
R 1
D z
R 2
P
C
R 3
R 4
Z
terhelés
Ti

∼U
3.7.2. Hálózati szinkronizációjú oszcillátor
1
2
3
u
0
α min
Az első impulzus már begyújt, a többi veszteséget okoz.
1
2
3
t

∼U
3.7.3. Hálózati szinkronizációjú oszcillátor
Az R 1 –et és a D z -át úgy kell megválasztani, hogy a maximális
áram fellépésekor is maradjon meg a Zéner-feszültség.
U√2-U z
R 1
≤I zmax
R 1 teljesítménye nagy lesz.
Külön kell számolni!
Az UJT-ét, R 3 -at és R 4 -et úgy kell megválasztani, hogy
a gyújtáshoz szükséges feszültség és áram biztosítva legyen.

4. Teljesítmény tranzisztorok
1. Power BJT - Bipolar Junction Transistor
teljesítmény bipoláris tranzisztor
2. Power MOSFET - Metal Oxide Semiconductor
Field Effect Transistor
teljesítmény … térvezérlésű tranzisztor
3. SIT : Static Induction Transistor
…
4. IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor
szigetelt bázisú bipoláris tranzisztor /86

4.a. Teljesítmény tranzisztorok jellemzői
Általában kapcsolóüzemben dolgoznak.
A működés megértéséhez ideális kapcsolónak tekinthetők.
Be- és kikapcsolásuk egyszerűbb a tirisztorokénál.
A feszültségesés a telítési tartományban kisebb,
mint a hagyományos tranzisztoroknál.
/86

4.1.1. Power BJT
– kapcsolási határadatok
U CEmax , I cmax , P dmax
Másodfajú letörések: helyi forrópontok kialakulása nagy
áramkoncentráció következtében.
-lehet anyaghiba, de adott U, I, t kombináció is,
Tehát energiára lehet visszavezetni.
Biztonságos nyitóüzemű tartomány. IC Impulzus ms→µs
Biztonságos záróüzemű tartomány.
SOA : Safe Operating Area
DC
0 U CE

I C
4.1.2. Power BJT – munkapontok
R T
0 U CE
I C
R T C R T L
0 U CE
I C
0 U CE

4.1.3. Power BJT – bázisvezérlések
a) szimmetrikus
b) aszimmetrikus
c) arányos (önzáró)
d) telítés nélküli
/86

0
uv +U1 u v
-U 2
R 1
4.1.3.a. Power BJT
– szimmetrikus bázisvezérlés
t
C
R 2
i B
U CC
0
R C
i B
/86
t

u v
4.1.3.b. Power BJT
– aszimmetrikus bázisvezérlés
R 1
C 2
R 4
R 2
C 1
D
R 3
T
U CC
R C
/86

4.1.3.c. Power BJT
– arányos (önzáró) bázisvezérlés
beindulás után K kikapcsolható ⇒ önzáró
külön áramkörrel kell kikapcsolni és C 1 -et kisütni
N 2
N 1
u v
IC = =β ⇒ arányos
IB K
0 t
C 1
R 1
N 3
N2 iC i B
N 1
T
R C
U CC

4.1.3.d. Power BJT
– telítés nélküli bázisvezérlés
U CE SAT = (0,2 … 0,3) V
U CE = U BE +U D1 -U D2 =U BE = (0,6 … 0,7) V ⇒ U CE > U CE SAT
⇒ gyorsabb kikapcsolás
⇒ P sw csökken
D 1 száma nő ⇒ U CE nő
⇒ P on nő
⇒ gondoskodni
kell a többlet
hő elvezetéséről
u v
R 1
U D2
U D1
D2 D1 U BE
T
U CE
R C
U CC
/86

4.2.1. Power MOSFET - jellemzői
- feszültségvezérelt
- kisebb teljesítmény, de nagyobb frekvencia
- nincs másodfajú letörés
- gond az elektrosztatikus kisülés
/86

u s
4.2.2. Power MOSFET - vezérlés
R s
jelgenerátor
C 1
R 1
R G
M
R D
U DD
A bekapcsolási idő - a bemeneti kapacitástól függ.
/86
- RC taggal csökkenthető.

Emmitterkövető kapcsolás
⇓
kis kimeneti
impedanciák T1,2 ⇓
csökken a
bekapcsolási idő
uv 4.2.3. Power MOSFET
– Totem Pole vezérlés
C 1
D 1
OA
npn
pnp
U CC
T 1
T 2
I D
M D
Visszacsatolás C 1 -en keresztül:
beállítja az I D növekedését és csökkensét
D 1 gyors változást biztosít egyik irányban /86

G
4.3.1. SIT – jellemzői, elve, jelölése
- nagy teljesítmény, nagy frekvencia
- a vákuum trióda félvezető változata
S (source)
S G (gate)
D
n +
n
n -
n +
D (drain)
p +
/86

4.3.2. SIT
– előnyei, vezérlése, alkalmazása
- rövid csatorna ⇒ kis ellenállás ⇒ kis feszültségesés
- kis zaj, kis torzítás
- kis hőellenállás
- kis G-S kapacitás
- kis kapcsolási idő
Normál állapotban nyitott,
negatív vezérlő feszültség szükséges a lezárásához.
Nagy teljesítményű és nagyfrekvenciás berendezések:
audio-…, VHF/UHF, mikrohullámú erősítő
/86

4.4.1. IGBT – jellemzői
szigetelt bázisú bipoláris tranzisztor
Kombinálja
Nagy
bemeneti
impedancia
a BJT és
a MOSFET
Kis vezetési
veszteség
előnyeit.
Nincs másodfajú
letörés
/86

G
4.4.2. IGBT – jelölés, felépítés, modell
C
E
G
(gate)
p +
n +
n -
p +
n + p- p
C (Collector) eddig MOSFET, de …
p
n +
G
E (Emitter)
R MOD
M
C
E
R BE
/86

4.4.3. IGBT – alkalmazása
-közepes teljesítmény szint
MOSFET < kapcsolási idő < BJT
AC motorhajtás
tápegységek
szilárdtest relék
/86

4.5. Tranzisztorok üzeme
Párhuzamos és soros üzem: lásd diódák.
Védelem:
du/dt
di/dt
korlátozás.
/86

U t
u v
L s
R v
4.6. Tranzisztorok védelme
D o
T
L T
R T
C s
R s
D s
áramkorlát: di/dt = Ut /Ls 3RsCs = (fs ) (-1)
fs = a kapcsolgatási frekvencia
kondenzátor árama:
i Cs
0
τ s = R s C s
T s = (f s ) (-1)
R s = 2√L s /C s - csillapítás /86
t

Egy egységben:
Monolitikus modul
egy Si lapkára (chipre)
5.1. Teljesítménymodulok
teljesítmény félvezető eszközök
meghajtó áramkörök
leválasztó áramkörök
vezérlők
védelem
Hibrid modul
külön a teljesítmény félvezetők és
vannak integrálva külön a vezérlő elektronika áramkörei
de egy tokban.
Előny: közvetlen digitális vezérlés.
Gond: hőelvezetés, különösen a monolitikus modulnál.
/86

Érzékelő
Áram-
védelem
Feszültség
védelem
5.2. Teljesítménymodul példa
Hőmérséklet
védelem
Vezérlő
Buffer
Érzékelő
Meghajtó
Leválasztó
Meghajtó
/86

5.3. Teljesítménymodul alkalmazás
3f ∼ Tápegység =
m
Vezérlő felület
Teljesítmény-
modul
Mikrokontroller
3f ∼
Kijelző
Asz.
motor
Fordulatszám
érzékelő
/86

6.1. Teljesítmény
félvezetőeszközök főbb adatai
Eszköz U max [V] I max [A] f max [Hz] t kapcs [µs] R vez [mΩ]
Dióda
Gyors dióda
Schottky dióda
Tirisztor
Gyors tirisztor
GTO
Triak
RCT
SITh
LTT
MCT
BJT
MOSFET
SIT
IGBT
5 k 5 k 1 k 100 0,16
3 k 1 k 10 k 2…5 1
40 60 20 k 0,23 10
8 k 5 k 1 k 200 0,25
1,2 k 1,5 k 10 k 20 0,47
4,5 k 4,5 k 10 k 15 2,5
1,2 k 300 400 200 3,57
2,5 k 1 k 5 k 40 2,1
4 k 2,2 k 20 k 6,5 5750
6 k 2,5 k 1 k 200 0,53
1,2 k 300 20 k 2,2 18
1,2 k 800 10 k 30 10
1,0 k 200 200 k 0,6 0,4
1,2 k 300 100 k 0,55 1200
1,8 k 400 50 k 2,3 60

6.2. Teljesítmény félvezető-
eszközök minőségi jellemzői
Eszköz Vezérlés Túláram
Vezérlési
Kapcsolási
Tirisztor áram
bírás
nagy
veszteség
alacsony
veszteség
nagy
GTO áram közepes nagy
nagy
SITh áram közepes közepes alacsony
LTT fény nagy alacsony nagy
MCT feszültség nagy alacsony alacsony
BJT áram alacsony alacsony közepes
MOSFET feszültség alacsony nagy alacsony
SIT feszültség alacsony alacsony alacsony
IGBT feszültség alacsony közepes alacsony
/86

6.2. Teljesítmény
félvezetőeszközök alkalmazása
S [VA]
Villamosenergia
elosztás
Villamos
vontatás
10 M
1 M
100 k
10 k
1 k
100
Ti GTO
Háztartási
gépek
MCT
Triak
Villamos
hajtások
IGBT
BJT
Audio, TV,
video
MOSFET
nagy
teljesítmény
közepes
teljesítmény
kis
teljesítmény
10
10 100 1 k 10 k 100 k 1 M f [Hz]

6.3. Félvezető alapanyagok
1990 2000 2010
Si: ≈ 1 eV, θ max = 200°C
GaAs: ≈ 1,4 eV, θ max = 400°C
SiC: ≈ 3 eV, θ max = 650°C
Gyémánt: ≈ 5 eV, θ max = 800°C
tiltott elektronsáv szélessége /86