Leistungselektronik Automatisierungstechnik at Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

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Was versteht man unter soft recovery Verhalten

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Was versteht man unter soft-Recovery-Verhalten?


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Welche Bedeutung hat der I2t Wert eines Thyristors? Wofür ist dieser wichtig?

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Was ist der TSE Effekt und welches Problem verursacht dieser bezüglich der Spannung?


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Nennen Sie drei Maßnahmen, um den TSE Effekt zu entschärfen?

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Was versteht man bei einem Thyristor unter der kritischen Stromsteilheit, der kritischen Spannungssteilheit und der Freiwerdezeit?

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Warum gibt man bei einem IGBT keine Rückwärtssperrspannung an?

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Was ist der psn-Übergang bei Leistungshalbleitern und welche Funktion hat dieser Aufbau?

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 Was versteht man unter der Rückstromspitze?

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Ein Thyristor hat einen Haltestrom Ih=5 mA. Was passiert wenn durch diesen Thyristor ein Strom von 500 mA fließt?


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Auswirkung der Änderung der Induktivität (Hochsetzsteller)

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Was ist die praktische Bedeutung des AL-wertes?


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Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was versteht man unter soft recovery Verhalten

Der Triac reagiert besonders empfindlich auf die durch das steile Abreißen des Stromes beim Übergang in den Sperrzustand entstehenden Überspannungen (durch Selbstinduktion).  Bei schlagartigem Umpolen der äußeren Spannung (Übergang vom Durchlass- in den Sperrbetrieb) entsteht (wie bei einer Diode) die Sperrwirkung des (beim Thyristor mittleren) pn-Übergangs erst, wenn alle Ladungsträger aus der Grenzschicht abgeflossen sind (Trägerstaueffekt, TSE). Die Zeit, die das Ausräumen der Ladungsträger aus der Grenzschicht erfordert (Sperrverzögerungszeit t_rr = reverse recovery time) soll möglichst klein sein. 

Bei Halbleitern mit Soft Recovery gibt es kein so hartes Abreißen des Stroms und die Spannungsspitze ist kleiner.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was versteht man unter soft-Recovery-Verhalten?


Beim Wechsel vom leitenden Zustand zum nichtleitenden Zustand findet ein langsames Abklingen der Spannung statt. Dadurch werden Spannungsspitzen, die durch Induktivitäten verursacht werden, vermeiden.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Welche Bedeutung hat der I2t Wert eines Thyristors? Wofür ist dieser wichtig?

I²t besagt welche Energieaufnahme der Thyristor aufnehmen kann, bevor dieser zerstört wird oder schmilzt. Nach diesem Wert werden die Sicherungen dimensioniert.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was ist der TSE Effekt und welches Problem verursacht dieser bezüglich der Spannung?


TSE = (Ladungs-) Trägerstaueffekt. Beim Nulldurchgang der anliegenden Spannung befinden sich noch Ladungsträger in der Sperrschicht und aus diesem Grund fließt auch dann ein Strom, wenn die Spannung schon in Sperrrichtung gepolt ist.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Nennen Sie drei Maßnahmen, um den TSE Effekt zu entschärfen?

TSE Beschaltungen, Schutzbeschaltungen, Wahl geeigneter Halbleiter, d.h. Halbleiter mit geringer Rückstromspitze und „weichem“ Abrissverhalten (Soft-Recovery-Halbleiter)

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was versteht man bei einem Thyristor unter der kritischen Stromsteilheit, der kritischen Spannungssteilheit und der Freiwerdezeit?

Die kritische Stromanstiegsgeschwindigkeit gibt an, mit welcher maximalen Geschwindigkeit sich der Strom beim Zünden ändern darf, ohne dass der Thyristor zerstört wird.

Die kritische Spannungssteilheit gibt an, mit welcher maximalen Geschwindigkeit sich die Spannung am Thyristor ändern darf, ohne dass sich der Thyristor selbständig zündet.

Die Freiwerdezeit, ist die Zeit, die der Thyristor benötigt, um vom leitenden Zustand zum nichtleitenden Zustand zu wechseln.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Warum gibt man bei einem IGBT keine Rückwärtssperrspannung an?

Weil ein IGBT nicht im Rückwärtsbetrieb verwendet werden soll. Im Rückwärtsbetrieb sperrt der IGBT zunächst, jedoch nimmt er ab einer bestimmten Spannung einen nicht kontrollierbaren Zustand ein und kann zerstört werden.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was ist der psn-Übergang bei Leistungshalbleitern und welche Funktion hat dieser Aufbau?

Die S-Zone ist ein schwachdotiertes Gebiet. Beim Durchlassbetrieb wird diese mit Löchern überschwemmt. Im Sperrbetrieb kann die S-Zone schneller wieder ausgeräumt werden, dadurch kann der Halbleiter eine größere Sperrspannung aufnehmen.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

 Was versteht man unter der Rückstromspitze?

Die Rückstromspitze ist genau in dem Moment, wo alle Ladungsträger aus dem Thyristor abgetragen wurden und die Steigung des Stromverlaufs sehr schnell vom negativen in den positiven wechselt. In diesem Moment entsteht durch die Induktivitäten eine hohe Spannungsspitze.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Ein Thyristor hat einen Haltestrom Ih=5 mA. Was passiert wenn durch diesen Thyristor ein Strom von 500 mA fließt?


Der Thyristor bleibt leitend, da der Strom höher als der Haltestrom ist.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Auswirkung der Änderung der Induktivität (Hochsetzsteller)

Änderungen der Größe der Induktivität bewirken eine Änderung der Welligkeit des Spulenstroms. Wenn die Welligkeit zu groß wird, (im Verhältnis zum Eingangsstrom)  läuft der Wandler im Diskontinuierlichen Betrieb. Zudem erhöht sich die Welligkeit der Ausgangsspannung. Auf der anderen Seite kann dann die Schaltfrequenz des Transistors verringert werden, wodurch die Schaltverluste sinken.

Leistungselektronik Automatisierungstechnik

Was ist die praktische Bedeutung des AL-wertes?


Der Al-wert ist der Kehrwert des Magnetischen Widerstandes des Kerns (und durch die Materialeigenschaften und Geometrie des Kerns bedingt) und wird mit nH/N² angegeben. Es ist die Konstante die Maßgeblich (neben der Windungszahl) für die Induktivität verantwortlich ist.

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