Halbleiter- und Waferherstellung (7 Schritte)
Waferherstellung
Abscheidung-/Epitaxieprozess
Dotierung
Oxidation
Fotolithografie und Ätzen
Metallisierung
Qualitätskontrolle und Verpackung
Grundsätzliche Unterscheidung von Leistungsdioden in 2 Hauptgruppen
Gegenüberstellung der Elektronenkonzentration im Leitungsband bei dotierten und undotierten Halbleitern
Bändermodell
Vergleich von Si, SiC und GaN
Halbleitermaterialien
Prinzipieller Aufbau einer Leistungsdiode
Wie können Elektronen und Löcher generiert werden?
thermischer Entstehungsprozess
Fotogeneration (Lichteinstrahlung -> Thyristor)
Stoßionisation
Ionisation durch Störstellen (Fremdatome im Gitter -> Dotierung)
schematischer Aufbau einer Schottky-Diode
Diodenkennlinie für den stationären Zustand
Ausschaltverhalten von Leistungsdioden (Reverse-Recovery-Effekt)
Formel zur Berechnung des Softness-Faktors F_RRS
F_RRS = t_f / t_r
Wovon sind die Sperrverzugsladung, der Spitzenwert des Rückstroms und die Sperrverzugszeit im Betrieb abhängig?
Sperrschicht-Temperatur
Durchlassstrom vor dem Ausschalten (Menge an Plasma)
der Stromsteilheit beim Ausschalten
der anliegenden Sperrspannung
dem Diodentyp und der Dotierung
Nach der Steilheit bzw. dem Verlauf des abklingenden Rückstromes nach der Rückstromspitze kann man unterscheiden in Dioden mit:
“hard-recovery“ oder “snap-off”
“soft-recovery“
Elektrische Leitfähigkeit (3 Gruppen)
Arten von Stromrichter nach ihrer äußeren Wirkungsweise
Was ist ein Stromrichterventil?
Ein Stromrichterventil ist ein Funktionselement, welches den elektrischen Strom nur in einer Richtung führt. Beim Stromrichten wird es periodisch abwechselnd in den elektrisch leitenden und in den nicht leitenden Zustand versetzt
Was ist der Haltestrom I_H?
Der kleinste Durchlassstrom, der fließen muss damit der Thyristor im leitenden Zustand bleibt.
Fällt der Strom unter dem Wert schaltet er ab.
Stromrichterviereck
Arten einen Thyristor zu zünden (5)
definierter Gatestrom I_G
Überschreiten der Kippspannung
unzulässig hohe Spanndungsflanke
Lichtzündung
zu hohe Betriebstemperatur
Was ist ein Stromrichterzweig?
Ein Stromrichterzweig ist jeder Teil einer Stromrichterschaltung, der die Funktion eines Stromrichterventils ausübt. Ein Stromrichterzweig kann außer dem Stromrichterventil weitere Funktionselemente (z.B. Kondensatoren, Induktivitäten) enthalten.
Was ist die Kippspannung?
Die Vorwärtsspannung, bei der der Thyristor durch einen Steuerstrom vom gesperrten in den leitenden Zustand übergeht.
Was ist der Einrast-/Latchstrom I_L?
Der minimale Durchlassstrom, der nach dem Zünden des Thyristors fließen muss, damit er im eingeschalteten Zustand bleibt.
Aufbau eines Thyristors
Was ist die Schonzeit?
Die Zeit, welche es mindestens braucht, damit der Thyristor nach dem Abschalten wieder sicher eingeschaltet werden kann.
Was ist die Nullkippspannung?
Der Vorwärtsspannung, bei der der Thyristor ohne Steuerstrom zündet.
Was ist die Freiwerdezeit?
Die Zeit, welche benötigt wird, dass die interne Speicherladung fast vollständig ausgeräumt ist, damit der Thyristor wieder Blockierspannung aufnehmen kann.
Wie ist das Verhältnis von Freiwerdezeit und Schonzeit?
Schonzeit > Freiwerdezeit
Einsatzgebiete und Einsatzgrenzen moderner Leistungshalbleiter
Kennlinie eines Thyristors
Was ist Kommutierung?
+ wichtige Parameter
Die Kommutierung innerhalb eines Stromrichters ist die Stromübernahme in zyklischer Reihenfolge, bei der zwei Stromrichterzweige gleichzeitig Strom führen.
Die Stromübernahme ist der Übergang des Stromes von einem Stromrichterzweig auf einen anderen.
Parameter: Kommutierungsspannung und -induktivität
Bandlücken und Durchbruchfeldstärken der wichtigsten Halbleiter (bei 300 K)
RCD-Clamping-Schaltung, wie sie u.a. auch bei IGCT-Umrichtern eingesetzt wird
Tröger-Umschwinglöschschaltung
Tipp: auf Last achten
GTO-Thyristor mit Schutzbeschaltung
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