Messtechnische Untersuchung von Schaltvorgängen an Hochleistungshalbleitern mit Multikathodenstruktur:
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2004
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adam_text | MESSTECHNISCHE UNTERSUCHUNG VON SCHALTVORGAENGEN AN
HOCHLEISTUNGSHALBLEITERN MIT MULTIKATHODENSTRUKTUR DISSERTATION ZUR
ERLANGUNG DES GRADES EINES DOKTOR-INGENIEURS DER FAKULTAET FUER
ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK AN DER RUHR-UNIVERSITAET BOCHUM
VON EBERHARD ULRICH KRAFFT MUENSTER BOCHUM 2004 INHALT 1 EINLEITUNG 1 2
LEISTUNGSHALBLEITER 3 2.1 THYRISTORBAUELEMENTE 5 2.1.1 ZUM PRINZIP VON
ABSCHALTBAREN THYRISTOREN 6 2.1.2 ABSCHALTEN DES GTOS MIT
ENTLASTUNGSBESCHALTUNG 11 2.1.3 HARTE ANSTEUERUNG 13 2.1.4
ASYMMETRISCHER GTO-THYRISTOR MIT TRANSPARENTER ANODE (TGTO) 15 2.2
TRANSISTORBAUELEMENTE 19 2.2.1 BAUELEMENTSTRUKTUR UND -MODELLIERUNG 20
2.2.2 GEHAEUSEBAUFORMEN VON IGBTS 27 2.2.2.1 MODULBAUFORM 28 2.2.2.2
DRUCKKONTAKTBAUELEMENT 29 2.2.3 SCHALTVERHALTEN DES IGBTS 30 2.2.3.1
EINSCHALTVORGANG 31 2.2.3.2 AUSSCHALTVORGANG 33 2.2.4 IGBTS MIT
KATHODENSEITIGER LADUNGSTRAEGERANREICHERUNG (IEGT) 34 3 PRUEFSTAND UND
MESSAUFBAUTEN 37 3.1 KONZEPT DES PRUEFSTANDS 37 3.2 PRUEFSTANDBEDIENUNG 40
3.3 AUFBAU DER MESSZWEIGE 42 4 VERGLEICH VON IGBT- UND IGCT-ELEMENTEN IN
EINER HOCHLEISTUNGS- WECHSELRICHTERANWENDUNG 44 4.1 VERGLEICH DES
WIRKUNGSGRADES VON IGBT- UND IGCT-WECHSELRICHTERN 44 4.1.1 MESSUNG DES
SCHALTVERHALTENS VON IGBT UND IGCT 45 4.1.2 VERLUSTERMITTLUNG FUER
SCHALTEN UND LEITEN 47 4.1.3 VERLUSTE EINES DREIPUNKTUMRICHTERS MIT
IGBT- BEZIEHUNGSWEISE IGCT-BAUELEMENTEN 50 4.1.3.1 LASTABHAENGIGE
BAUELEMENTVERLUSTE 52 4.1.3.2 SCHALTFREQUENZABHAENGIGE VERLUSTE 53
4.1.3.3 WAHL DER BETRIEBSGRENZEN UND DES ARBEITSPUNKTS 54 4.1.3.4
RESULTATE 55 4.2 VERGLEICH VON IGBT- UND IGCT-ELEMENTEN IM
WECHSELRICHTEREINSATZ AUS ANWENDERSICHT 57 5 STROMVERTEILUNGSMESSADAPTER
MIT ROGOWSKI-SPULEN 61 5.1 ANFORDERUNGEN AN DAS MESSMITTEL UND BEKANNTE
MESSVERFAHREN 61 5.2 GRUNDLAGEN DER ROGOWSKI-SPULE 64 5.2.1
KOPPELVERHALTEN DER ROGOWSKI-SPULE 64 5.2.2 MODELLIERUNG DES EINFLUSSES
DER PARASITAEREN ELEMENTE DER ROGOWSKI-SPULE 67 5.2.3 ERMITTLUNG DER
SPULENPARAMETER 69 5.2.3.1 BESTIMMUNG DER KOPPELINDUKTIVITAET 69 5.2.3.2
BESTIMMUNG DER PARASITAEREN ELEMENTE 71 5.2.4 AUFNAHME DER MESSGROESSEN UND
IHRE AUSWERTUNG 71 5.3 KONSTRUKTION DER MESSADAPTER 72 5.3.1 MESSADAPTER
FUER IGCT 72 5.3.2 MESSADAPTER FUER DRUCKKONTAKT-IGBT 78 VI INHALT 6
MESSUNGEN ZUR STROMAUFTEILUNG IN LEISTUNGSHALBLEITERN MIT MULTI-
KATHODENSTRUKTUR BEIM SCHALTEN 83 6.1 MESSUNGEN AM IGCT 83 6.1.1
DURCHLASSVERHALTEN 84 6.1.2 AUSSCHALTEN DES IGCTS 85 6.1.3 EINSCHALTEN
DES IGCTS 93 6.2 MESSUNGEN AM DRUCKKONTAKT-IGBT 94 6.2.1 AUSSCHALTEN DES
IGBTS 97 6.2.2 EINSCHALTEN DES IGBTS 105 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
110 8 ANHANG 112 8.1 UEBERSICHT UEBER DIE BETRACHTETEN HALBLEITER 112 8.2
UEBERSICHT UEBER DIE VERWENDETEN MESSMITTEL 112 8.3 MECHANISCHER AUFBAU
DER MESSSCHALTUNGEN 113 9 LITERATURVERZEICHNIS 121
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MESSTECHNISCHE UNTERSUCHUNG VON SCHALTVORGAENGEN AN
HOCHLEISTUNGSHALBLEITERN MIT MULTIKATHODENSTRUKTUR DISSERTATION ZUR
ERLANGUNG DES GRADES EINES DOKTOR-INGENIEURS DER FAKULTAET FUER
ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK AN DER RUHR-UNIVERSITAET BOCHUM
VON EBERHARD ULRICH KRAFFT MUENSTER BOCHUM 2004 INHALT 1 EINLEITUNG 1 2
LEISTUNGSHALBLEITER 3 2.1 THYRISTORBAUELEMENTE 5 2.1.1 ZUM PRINZIP VON
ABSCHALTBAREN THYRISTOREN 6 2.1.2 ABSCHALTEN DES GTOS MIT
ENTLASTUNGSBESCHALTUNG 11 2.1.3 HARTE ANSTEUERUNG 13 2.1.4
ASYMMETRISCHER GTO-THYRISTOR MIT TRANSPARENTER ANODE (TGTO) 15 2.2
TRANSISTORBAUELEMENTE 19 2.2.1 BAUELEMENTSTRUKTUR UND -MODELLIERUNG 20
2.2.2 GEHAEUSEBAUFORMEN VON IGBTS 27 2.2.2.1 MODULBAUFORM 28 2.2.2.2
DRUCKKONTAKTBAUELEMENT 29 2.2.3 SCHALTVERHALTEN DES IGBTS 30 2.2.3.1
EINSCHALTVORGANG 31 2.2.3.2 AUSSCHALTVORGANG 33 2.2.4 IGBTS MIT
KATHODENSEITIGER LADUNGSTRAEGERANREICHERUNG (IEGT) 34 3 PRUEFSTAND UND
MESSAUFBAUTEN 37 3.1 KONZEPT DES PRUEFSTANDS 37 3.2 PRUEFSTANDBEDIENUNG 40
3.3 AUFBAU DER MESSZWEIGE 42 4 VERGLEICH VON IGBT- UND IGCT-ELEMENTEN IN
EINER HOCHLEISTUNGS- WECHSELRICHTERANWENDUNG 44 4.1 VERGLEICH DES
WIRKUNGSGRADES VON IGBT- UND IGCT-WECHSELRICHTERN 44 4.1.1 MESSUNG DES
SCHALTVERHALTENS VON IGBT UND IGCT 45 4.1.2 VERLUSTERMITTLUNG FUER
SCHALTEN UND LEITEN 47 4.1.3 VERLUSTE EINES DREIPUNKTUMRICHTERS MIT
IGBT- BEZIEHUNGSWEISE IGCT-BAUELEMENTEN 50 4.1.3.1 LASTABHAENGIGE
BAUELEMENTVERLUSTE 52 4.1.3.2 SCHALTFREQUENZABHAENGIGE VERLUSTE 53
4.1.3.3 WAHL DER BETRIEBSGRENZEN UND DES ARBEITSPUNKTS 54 4.1.3.4
RESULTATE 55 4.2 VERGLEICH VON IGBT- UND IGCT-ELEMENTEN IM
WECHSELRICHTEREINSATZ AUS ANWENDERSICHT 57 5 STROMVERTEILUNGSMESSADAPTER
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MESSVERFAHREN 61 5.2 GRUNDLAGEN DER ROGOWSKI-SPULE 64 5.2.1
KOPPELVERHALTEN DER ROGOWSKI-SPULE 64 5.2.2 MODELLIERUNG DES EINFLUSSES
DER PARASITAEREN ELEMENTE DER ROGOWSKI-SPULE 67 5.2.3 ERMITTLUNG DER
SPULENPARAMETER 69 5.2.3.1 BESTIMMUNG DER KOPPELINDUKTIVITAET 69 5.2.3.2
BESTIMMUNG DER PARASITAEREN ELEMENTE 71 5.2.4 AUFNAHME DER MESSGROESSEN UND
IHRE AUSWERTUNG 71 5.3 KONSTRUKTION DER MESSADAPTER 72 5.3.1 MESSADAPTER
FUER IGCT 72 5.3.2 MESSADAPTER FUER DRUCKKONTAKT-IGBT 78 VI INHALT 6
MESSUNGEN ZUR STROMAUFTEILUNG IN LEISTUNGSHALBLEITERN MIT MULTI-
KATHODENSTRUKTUR BEIM SCHALTEN 83 6.1 MESSUNGEN AM IGCT 83 6.1.1
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110 8 ANHANG 112 8.1 UEBERSICHT UEBER DIE BETRACHTETEN HALBLEITER 112 8.2
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