Skip to main content
Fachgebiete
Automobil + Motoren Bauwesen + Immobilien Business IT + Informatik Elektrotechnik + Elektronik Energie + Nachhaltigkeit Finance + Banking Management + Führung Marketing + Vertrieb Maschinenbau + Werkstoffe Versicherung + Risiko
DE
EN
Bücher
Zeitschriften
Themenseiten
Organisationspsychologie Projektmanagement Marketing Smart Manufacturing
Weitere Formate
Podcasts Webinare Technik Webinare Wirtschaft Kongresse Veranstaltungskalender Awards
Jetzt Einzelzugang starten
Zugang für Unternehmen
Referenzkunden
SLX-Digitalkonferenz: Zukunftswerkstatt 2024

Mehr Umsatz mit Top-Kontakten

Am 7. Mai erfahren Sie, wie Vertriebsteams Leadgenerierung, Leadnurturing und Leadstrategien effizient steuern können.
Erweiterte Suche
Anmelden
nach oben

2012 | Buch

Besonderheiten leistungselektronischer Halbleiterbauelemente Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Halbleiter-Leistungsbauelemente

Physik, Eigenschaften, Zuverlässigkeit

verfasst von: Josef Lutz

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Einloggen, um Zugang zu erhalten
insite
SUCHEN

Über dieses Buch

Halbleiter-Leistungsbauelemente sind das Kernstück der Leistungselektronik. Sie bestimmen die Leistungsfähigkeit, sie machen neuartige und verlustarme Schaltungen erst möglich. Da für deren Anwendung nicht nur die Vorgänge im Halbleiter, sondern auch die thermischen und mechanischen Eigenschaften wesentlich sind, beinhaltet die Behandlung der Halbleiter-Leistungsbauelemente auch die Aufbau- und Verbindungstechnik. Das Buch geht auf die physikalischen Grundlagen ein, behandelt die Herstellungstechnologie, geht auf einzelne Bauelemente wie Dioden, Transistoren, Thyristoren, MOS-Transistoren und IGBTs detailliert ein. Aufbau- und Verbindungstechnik sowie thermomechanische Probleme werden behandelt und die bekannten Zerstörungsmechanismen und Störungseffekte einzelner Bauarten werden beschrieben. Für den Systementwurf werden leistungselektronische Systeme als Ganzes betrachtet.

Die 2. bearbeitete Auflage stellt einige Zusammenhänge bei Transistoren und Thyristoren präziser dar. Sie berücksichtigt die technischen Neuerungen und Entwicklungen seit Erscheinen der 1. Auflage.Ergänzt wurde die Beschreibung einiger Bauelemente aus SiC, der Weiterentwicklungen bei IGBTs sowie weitere Erkenntnisse zur Robustheit von Leistungsdioden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Besonderheiten leistungselektronischer Halbleiterbauelemente
Zusammenfassung
Leistungsbauelemente erfüllen im allgemeinen nur eine Funktion – die Funktion als Schalter, aber diese bei sehr hohen Anforderungen:
Josef Lutz
2. Halbleiterphysikalische Grundlagen
Zusammenfassung
Halbleitermaterialien der Leistungselektronik sind immer einkristallin:
monokristallines Halbleitermaterial weist keine Inhomogenitäten der Raumladung und weniger Niveaus in der Bandlücke auf. Damit sind erst hohe Sperrspannungen und niedrige Sperrströme möglich.
die Beweglichkeiten in monokristallinem Halbleitermaterial sind sehr viel höher, was für die Durchlasseigenschaften notwendig ist.
Josef Lutz
3. Halbleiterbauelemente
Zusammenfassung
Bei der pin-Diode steht das „i“ für intrinsisch. Intrinsische Dotierungen (Dotierung im Bereich < 1010 cm− 3) lassen sich technologisch jedoch nicht erreichen, sodass man in der Praxis eine schwache p− – oder n- – Dotierung erhalten wird. Diese ist gegenüber denen in den Außenzonen um mehrere Größenordnungen niedriger (n-, p−), weswegen sich dennoch die Bezeichnung „i“ eingebürgert hat. Heute werden nur Mittelgebiete vom n- Typ realisiert, was hauptsächlich auf das Ausschaltverhalten der damit realisierten Dioden zurückzuführen ist. Das sog. „i“-Gebiet ist in Wirklichkeit meist ein n- – Gebiet.
Josef Lutz
4. Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsbauelementen
Zusammenfassung
Der Einsatz eines Leistungsbauelements führt zu Verlusten. In einem vereinfachten Anwendungsbeispiel soll die Größenordnung abgeschätzt werden:
IGBT Modul BSM50GB120DLC (Infineon), auf luftgekühltem Kühlkörper
Betriebsbedingung: IC = 50 A, Ubat  = 600 V, RG = 15W, Tj = 125 °C,
f = 5 kHz, duty cycle d = 0,5
Josef Lutz
5. Zerstörungsmechanismen in Leistungsbauelementen
Zusammenfassung
In diesem Abschnitt werden einige Ausfallmechanismen behandelt und dazu jeweils charakteristische Bilder gezeigt. Ausfallanalyse erfordert sehr viel Erfahrung, insbesondere sind die Bedingungen im Schaltkreis während des Ausfalls einzubeziehen. Auch können sich die Bilder gleichen und es sei davor gewarnt, nur anhand von Detailbildern Schlüsse zu ziehen. Allerdings steht in der praktischen Anwendung der Ingenieur sehr oft vor dem Problem der Fehlersuche, und dafür können die folgenden Ausführungen hilfreich sein.
Josef Lutz
6. Durch Bauelemente verursachte Schwingungseffekte und elektromagnetische Störungen
Zusammenfassung
Jeder leistungselektronische Schaltvorgang bedeutet eine Abweichung vom idealen sinusförmigen Wechselstrom bzw. Gleichstrom. Schaltvorgänge treten im Allgemeinen zeitlich periodisch auf. Jeder periodische Vorgang kann mittels einer Fourier-Transformation in eine Folge von Sinus- und Cosinustermen zerlegt werden. Mittels der Fourier-Transformation lassen sich die erzeugten Frequenzen und deren Intensität berechnen.
Josef Lutz
7. Leistungselektronische Systeme
Zusammenfassung
Der Begriff „Leistungselektronisches System“ wird sehr unterschiedlich verwandt. Auch ein Buch über leistungselektronische Grundschaltungen ist heute unter dem Titel „Systeme“ zu finden, es ist daher sinnvoll sich von „System“ als Modewort abzugrenzen.
Josef Lutz
Backmatter
Metadaten
Titel
Halbleiter-Leistungsbauelemente
verfasst von
Josef Lutz
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-29796-0
Print ISBN
978-3-642-29795-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-29796-0

Neuer Inhalt

    Bildnachweise