Elektrische Antriebe: 3 Leistungselektronische Bauelemente
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
2006
Berlin Springer Vieweg 2006 |
| Edition: | 2. Aufl. |
| Series: | Springer-Lehrbuch
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XX, 1001 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3540287280 9783540287285 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS EINLEITUNG 1 1 HALBLEITERPHYSIK 5 1.1 GRUNDBEGRIFFE 5
1.1.1 DEFINITION DES HALBLEITERS 5 1.1.2 IDEALER HALBLEITER, ELEKTRONEN
UND LOECHER 5 1.1.3 ENERGIESPEKTRUM DER ELEKTRONEN 8 1.2
HALBLEITER-EIGENLEITUNG 10 1.2.1 STATISTIK DER
LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION BEI EIGENLEITUNG ... 10 1.2.2 FERMI-NIVEAU
UND BANDLUECKE 16 1.3 STOERSTELLENLEITUNG DURCH DOTIERUNG 17 1.3.1
N-DOTIERUNG 18 1.3.2 P-DOTIERUNG 22 1.3.3 TEMPERATURVERHALTEN DOTIERTER
HALBLEITER 25 1.3.4 REDUKTION DER BANDLUECKE BEI HOHEN DOTIERUNGEN 28 1.4
REKOMBINATIONSVORGAENGE, LEBENSDAUER 29 1.4.1 DIELEKTRISCHE RELAXATION
(MAJORITAETSTRAEGER) 29 1.4.2 LEBENSDAUER VON LADUNGSTRAEGER-PAAREN 30
1.4.3 REKOMBINATION MITTELS REKOMBINATIONSZENTREN 32 1.4.4
AUGER-REKOMBINATION 35 1.4.5 PHYSIKALISCHE MODELLBILDUNG UND
LEBENSDAUERN 37 1.1.6 STOSSIONISATION UND LAWINENEFFEKT 39 1.5
STREUPROZESSE FREIBEWEGIIEHER LADUNGSTRAEGER 42 1.5.1 ARTEN VON
STREUPROZESSEN 43 1.5.2 DRIFTGESCHWINDIGKEITEN UND BEWEGLICHKEITEN 43
1.5.3 STREUUNG AM GITTER UND AN VERUNREINIGUNGEN 46 1.5.3.1
GITTERSTREUUNG 46 1.5.3.2 STOERSTELLENSTREUUNG 47 1.5.3.3 KOMBINATIONEN
VON GITTER- UND STOERSTELLENSTREUUNG 47 1.5.4 ELEKTRONEN-LOECHER-STREUUNG
49 1.5.4.1 HERKOEMMLICHE THEORIE 49 1.5.4.2 THEORIE NACH MNATSAKANOV 51
XII INHALTSVERZEICHNIS 1.6 GRUNDGLEICHUNGEN DER HALBLEITERBAUELEMENTE 54
G. WACHUTKA 1.6.1 PROBLEMSTELLUNG 54 1.6.2 ELEKTRISCHE LADUNG UND
ELEKTRISCHES POTENTIAL 55 1.6.3 TRAEGERBILANZGLEICHUNGEN 56 1.6.4
ISOTHERME STROMTRANSPORTRNODELLE 59 1.6.4.1 STROMTRANSPORT DURCH DRIFT
IM ELEKTRISCHEN FELD 59 1.6.4.2 STROMTRANSPORT DURCH TRAEGERDIFFUSION 60
1.6.4.3 KOMBINIERTES DRIFT-DIFFUSIONS-MODELL 60 1.6.5 THEORETISCHE
BEGRUENDUNG DES DRIFT-DIFFUSIONS-MODELLS 61 1.6.6 ELEKTROTHERMISCHES
TRANSPORTMODELL 61 1.6.7 EINFLUSS STATISCHER MAGNETFELDER (HALL-EFFEKT)
66 1.7 EXEMPLARISCHE ANWENDUNGEN DER HALBLEITER-MODELLGLEICHUNGEN . 68
1.7.1 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT DOTIERTER HALBLEITER 68 1.7.2
LEBENSDAUER VON MINORITAETSTRAEGERN 70 2 DIODE 73 2.1 UNGESTOERTER
PN-UEBERGANG 73 2.1.1 SCHOTTKYSCHE PARABELNAEHERUNG 76 2.1.2 LINEARER
PN-UEBERGANG 81 2.1.3 BERECHNUNG UEBER DAS STROMDICHTE-GLEICHGEWICHT 83
2.2 PN-UEBERGANG MIT AEUSSERER SPANNUNG 85 2.2.1 PN-UEBERGANG BEI
BEANSPRUCHUNG IN SPERRICHTUNG 85 2.2.2 PN-UEBERGANG BEI BEANSPRUCHUNG IN
DURCHLASSRICHTUNG 87 2.2.3 TRAEGERDICHTEVERLAUF IN DER RAUMLADUNGSZONE 88
2.3 DIODEN-KENNLINIE 92 2.4 GRENZEN DES PN-UEBERGANGS IM SPERRZUSTAND 103
2.4.1 THERMISCHER DURCHBRUCH 103 2.4.2 STATISCHER LAWINENDURCHBRUCH 105
2.4.3 ZENER-EFFEKT (INNERER EELDEFFEKT) 106 2.5 LEISTUNGSDIODE
EINFUEHRUNG 106 2.6 SILIZIUM-LEISTUNGSDIODEN 120 J. LUTZ 2.6.1 EINLEITUNG
120 2.6.2 AUFBAU VON SI-LCISTUNGSDIODEN 121 2.6.3 KENNLINIE DER
PIN-DIODE 123 2.6.4 SPERRSPANNUNG DER PIN-DIODE 124 2.6.4.1
DREICCKSFOERMIGER FELDVERLAUF 126 2.6.4.2 TRAPEZFOERMIGER FELDVERLAUF 130
2.6.5 DURCHLASSVERHALTEN 132 2.6.5.1 LADUNGSTRAEGERVERTEILUNG IN DER
NIEDRIG DOTIERTEN ZONE 132 2.6.5.2 BERECHNUNG DER DURCHLASSSPANNUNG IN
HALLSCHER NAEHERUNG . . . 135 2.6.5.3 BERUECKSICHTIGUNG DER
EMITTER-REKOMBINATION DURCH EINE EFFEKTIVE TRAEGERLEBENSDAUER 138
INHALTSVERZEICHNIS XIII 2.6.5.4 BERUECKSICHTIGUNG DES IN EMITTERGEBIETEN
REKOMBINIERENDEN STROMS 139 2.6.5.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER
DURCHLASSKENNLINIE 142 2.6.6 RELATION ZWISCHEN GESPEICHERTER LADUNG UND
DURCLILASSSPAMIUNG 143 2.6.7 REKOMBINATIONSZENTREN 145 2;6.7.1 GOLD UND
PLATIN ALS REKOMBINATIORISZENTREN 145 2.6.7.2 STRAHLUNGSINDUZIERTE
REKOMBINATIONSZENTREN 147 2.6.8 EINSCHALT VERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEU
149 2.6.9 ABSCHALTVERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN 153 2.6.9.1 DEFINITIONEN
ZUM ABSCHALTVERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN . . . . 153 2.6.9.2 DURCH
LEISTUNGSDIODEN ERZEUGTE SCHALTVCRLUSTE 159 2.6.9.3 SCHUTZBESCHALTUNG
VON DIODEN 162 2.6.9.4 VORGANG BEIM ABSCHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN 171
2.6.10 MODERNE SCHNELLE DIODEN MIT OPTIMIERTEM SEHALTVERHALTEN . . . 178
2.6.10.1 DIODEN MIT DOTIERUNGSSTUFE IN DER NIEDRIG DOTIERTEN ZONE . . .
. 178 2.6.10.2 DIODEN MIT ANODENSTRUKTUREN ZUR VERBESSERUNG DES
ABSCHALTVER- HALTENS 179 2.6.10.3 EMCON-DIODE 182 2.6.10.4 CAL-DIODE 184
2.6.10.5 HYBRID-DIODE 186 2.6.10.6 TANDEM-DIODE 188 2.6.10.7
MOS-GESTEUERTE DIODEN 189 2.6.11 AUSBLICK 194 2.7 DYNAMISCHER AVALANCHE
195 J. LUTZ 2.7.1 DYNAMISCHER AVALANCHE IN SCHNELLEN DIODEN 196 2.8
HOEHENSTRAHLUNG 205 3 BIPOLARER TRANSISTOR (INJEKTIONSTRANSISTOR) 207 3.1
BIPOLARER SIGNALTRANSISTOR 207 3.2 TRANSISTOR-MODELLE 215 3.2.1
EBERS-MOLL-MODELL 215 3.2.2 GUMMEL-POON-MODELL 218 3.3 BIPOLARER
LEISTUNGSTRANSISTOR 226 3.3.1 EINFUEHRUNG 226 3.3.2 HOCHMJEKTIONS- UND
REKOMBINATIONSEINFLUESSE BEIM LEISTUNGS- TRANSISTOR 231 3.3.3
BASISAUFWEITUNG DURCH ABBAU DER BASIS-KOLLEKTOR-RAUMLADUNGS- ZONE 237
3.3.4 QUASISAETTIGUNG UND MODELLBILDUNG 240 3.3.5 BASISAUFWEITUNG DURCH
GESCHWINDIGKEITSBESCHRAENKUNG DER LA- DUNGSTRAEGER 244 3.3.6
BASISWIDERSTAND UND EMITTERRANDVERDRAENGUNG 245 3.3.7 SPERRVERHALTEN DES
LEISTUNGSTRANSISTORS 247 XIV INHALTSVERZEICHNIS 3.3.8 SCHALTVERHALTEN
DES LEISTUNGSTRANSISTORS 249 3.3.9 *SECOND BRCAKDOWN - BEIM
LEISTUNGSTRANSISTOR 256 3.-1 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN ZUM
LEISTUNGSTRANSISTOR 261 4 THYRISTOR 262 4.1 PRINZIP DES THYRISTORS 262
4.2 ZWEI-TRANSISTOR-ERSATZSCHALTBILD DES THYRISTORS 268 4.2.1
BLOCKIERBEREICH 270 4.2.2 SPERRBEREICH 274 4.2.3 DURCHLASSBEREICH 277 4.3
DYNAMISCHES VERHALTEN DES THYRISTORS 279 4.3.1 UBERKOPFZUENDEN 280 4.3.2
EINSCHALTEN MIT STEUERSTROM 280 4.3.3 PHAENOMENOLOGISCHE DARSTELLUNG DES
EINSCHALTVORGANGS 284 4.3.4 ZUENDAUSBREITUNGSEFFEKT. (///(//-GRENZEN 285
4.3.5 AUSSCHALTEN DURCH ABKOMMUTIEREN DES ANODENSTROMES 288 4.3.6
(/{//(//-GRENZEN, EMITTERKURZSCHLUESSE. FREIWERDEZEIT, GATT . . . 293 4.4
DIMENSIONIERUNG VON THYRISTOREN 296 4.4.1 AUSLEGUNG DER
SPANNUNGSFESTIGKEIT 296 4.-1.2 DURCHLASS- UND SCHALTVERLUSTE 299 4.5
FREQUENZTHYRISTOR. DIMENSIONIERUNGSKRITERIEN 301 -1.6 UNSYMMETRISCHER
THYRISTOR (ASCR) UND RUECKWAERTSLEITENDER THY- RISTOR (RCT) . 303 -1.7
ZUEND-, ANSTEUERSCHALTUNGEN UND STEUERSAETZE 306 4.7.1 ZUENDSCHALTUNGEN 306
4.7.2 STEUERSAETZE 310 4.8 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN BEI HOCHSPERRENDEN
THYRISTOREN . . . . 315 H.-J. SCHULZE, F.-J. NIEDERNOST.HEIDE 4.8.1
EINLEITUNG 315 4.8.2 INTEGRATION DER ANSTEUER- UND SEHUTZFUNKTIONEN 317
4.8.2.1 LICHTZUENDUNG UND AMPLIFYING-GATE-STRUKTUR 317 4.8.2.2
UEBERSPANNUIIGSSEHUTZFUNKTION 320 4.8.2.3 (/{//(//-SCHUTZFUNKTION 322
4.8.2.4 FREIWERDESCHUTZFUNKTION 323 4.8.3 HERSTELLUNG 324 4.8.4
ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 325 4.8.4.1 DURCHLASS-. SPERR- UND
AUSSCHALTVERHALTEN 326 4.8.5 INTEGRIERTE FUNKTIONEN 328 4.8.5.1
LICHTZUENDUNG UND UEBERSPANNUNGSSCHUTZ 328 4.8.5.2 (/[//(//-SCHUTZ 329
4.8.5.3 FREIWERDESCHUTZ 329 4.9 DIAC UND TRIAC 333 INHALTS VERZEICHNIS
XV 5 ABSCHALTBARE BIPOLARE HALBLEITER (GTO, GCT) 337 5.1 EINLEITUNG GTO
337 5.1.1 ANODENSHORTS BEIM GTO 312 5.1.2 EINFLUSS DER
GATE-KATHODEN-STRUKTUR (P 2 -BASIS) BEIM GTO . . . 344 5.2 BESCHALLUNG
DES GTO 316 5.3 GTO UND GATE-ELEKTRONIK 349 5.4 GRUNDSCHALTUNG ZUM
ERZEUGEN DES GATESTROMS 349 5.5 EXPERIMENTELLE EIN- UND
AUSSCHALTVORGAENGE VON KLEIN-GTOS . . 353 5.6 HOCHLEISTUNGS-GTOS 359 H.
GRUENING 5.6.1 EIGENSCHAFTEN VON HOCHLEISTUNGS-GTOS 363 5.6.1.1
HALTESTROM 364 5.6.1.2 ZUENDSTROM 364 5.6.1.3 DURCHLASSKENNLINIEN 365
5.6.1.4 EINSCHALTVORGANG UND EINSCHALTVERLUSTE 366 5.6.1.5
GATE-ABSCHALTSTROM UND SPEICHERZEIT 369 5.6.1.6 AUSSCHALTVERLUSTE UND
BESCHALLUNG 370 5.6.1.7 KONSECMENZEN FUER DEN AUFBAU VON
HOCHLEISTUNGS-GTO-UMRIEHTERN 371 5.6.2 GRENZVERHALTEN DES GTO 375
5.6.2.1 EINFLUSS DER LATERALEN STRUKTUR 375 5.6.2.2 SKALIERVERHALT.CN DER
GTOS 377 5.6.2.3 STROMVERTEILUNG WAEHREND DES ABSCHALTVORGANGES 378
5.6.2.4 BEEINFLUSSUNG DER ABSCLIALTFAEHIGKEIT MITTELGROSSER GTOS DURCH
VERAENDERTE ANSTENERUNG 379 5.6.2.5 BEEINFLUSSUNG DER ABSCHALTFAEHIGKEIT
GROSSER GTOS DURCH VERAENDER- TE ANSTEUERUNG 382 5.6.2.6 BEEINFLUSSUNG DER
EINSCHALTFAEHIGKEIT DURCH VERAENDERTE ANSTEUERUNG 385 5.7 GATE GOMMUTATED
THYRISTOR GCT 39F H. GRUENING 5.7.1 AUFBAU EINER NIEDERINDUKTIVEN
ANSTEUERUNG 394 5.7.2 AUSWIRKUNGEN AUF DEN GUELTIGKEITSBEREICH DES
ZWEI-TRANSISTOR- ERSATZSCHALTBILDES 396 5.7.3 AUSWIRKUNGEN AUF DEN
HAUPTKREIS DES SPANNUNGSZWISCHENKREIS- UMRICHTERS 397 5.7.4 WAFER-DESIGN
ASYMMETRISCHER GCTS 399 5.7.5 RUECKWAERTS LEITENDE GCTS 400 5.7.6
RUECKWAERTS SPERRENDE GCTS 402 5.7.6.1 REALISIERUNG DURCH EINBAU EINER
SEPARATEN DIODE INS GCT-GEHAEUSE 402 5.7.6.2 REALISIERUNG EINES
MONOLITHISCHEN, RUECKWAERTS SPERRENDEN GCT . 403 5.7.7 EIGENSCHAFTEN VON
ASYMMETRISCHEN UND RUECKWAERTS LEITENDEN GCTS 104 5.7.7.1 HALTESTROM 405
5.7.7.2 ZUENDSTROM 405 5.7.7.3 DURCHLASSKENNLINIEN 406 5.7.7.4
EINSCHALTVORGANG UND EINSCHALTVERLUSTE 407 XVI INHALTSVERZEICHNIS
*5.7.7.5 GATE-ABSCHALTSTROM UND SPEICHERZEIT 499 5.7.7.6
AUSSEHALTVERLUSTE UND SCHALTGESCHWINDIGKEIT 412 5.7.8 EIGENSCHAFTEN VON
RUECKWAERTS SPERRENDEN GCTS 414 5.7.8.1 GCT MIT GETRENNTER DIODE 414
5.7.8.2 MONOLITHISCH INTEGRIERTER GCT 415 5.7.8.3 AUSWIRKUNGEN AUF DIE
ANWENDUNG 41SS 5.7.9 GRENZVERHALTEN DES GCT 419 5.7.10 EINORDNUNG DES GCT
427 6 UNIPOLARE BAUELEMENTE 429 6.1 FELDCFFEKT-TRANSISTOREN (EINFUEHRUNG)
429 6.2 AUFBAU UND FUNKTION DES JFET 439 6.3 GRUNDLEGENDE
DIMENSIONIERUNGSREGELN FUER DEN JFET 434 6.4
METAL-INSULATOR-SEMICONDUCTOR-STRUKTUR (MIS) 438 6.5 SCHOTTKY-DIODE 450
6.5.1 VEREINFACHTE BAENDERSTRUKTUR DES METALL-HALBLEITER-UEBERGANGS . 450
6.5.2 STROMTRANSPORT 4 52 6.5.3 KENNLINIENGLEICHUNG 453 6.5.4
SCHALTVERHALTEN, NENNWERTE 45G 6.6 MOSFET UND LEISTUNGS-MOSFET
(EINFUEHRUNG UND PRINZIPIELLE FUNKTION) ^RO 6.6.1 MOSFET (EINFUEHRUNG) *
* * * * . . . . . . . . . . . 458 6.6.2 VOM SIGNAL- ZUM LEISTUNGS-MOSFET
45G 6.7 SCHALTVERHALTEN DES LEISTUNGS-MOSFET 470 6.7.1 THEORIE DES
SCHALTVERHALTENS 47Q 6.7.2 SCHALTVERHALTEN IN DER PRAXIS 477 6.8
AUSLEGUNGSUEBERLEGUNGEN ZUM LEISTUNGS-MOSFET 487 6.9 ALISTEUERUNG UND
SCHUTZ VON LEISTUNGS-MOSFETS 488 6.9.1 ANSTEUERSCHALTUNGEN 4GG 6.9.2
SOLIUTZBESCHALTUNGEN 404 6.10 KOMPENSATIONSBAUELEMENTE 494 G. DEBOY
6.10.1 EINLEITUNG AQ* 6.10.2 KONZEPTE FUER HOCHVOLTSCHALTER UND DEREN
THEORETISCHE BETRACHTUNG 494 6.10.3 KOMPENSATIONSBAULEMENTE,
THEORETISCHE UEBERLEGUNGEN 499 6.10.4 HERSTELLTECHNOLOGIE FUER
KOMPENSATIONSBAUELEMENTE 504 6.10.5 EIGENSCHAFTEN VON
KOMPENSATIONSBAUELEMENTEN 506 6.10.6 VORTEILE VON
KOMPENSATIONSBAUELCMENTEN IN DER APPLIKATION . . 511 6.11
STATIC-INDUCTION-TRANSISTOR (SIT) 514 6.12 MONOLITHISCHE BIDIREKTIONALE
SCHALTER (MBS) 520 R. SITTIG 6.12.1 EINLEITUNG RNP, 6.12.2 STRUKTUR DES
MONOLITHISCHEN BIDIREKTIONALEN SCHALTERS 521 6.12.3 FUNKTION DER
STEGSTRUKTUREN 522 INHALTSVERZEICHNIS XVII 6.12.4 SPERRVERHALTEN 524
6.12.5 DURCHLASSVERHALTEN 527 6.12.6 STROMBEGRENZUNG UND PINCH-OFF 531
6.12.7 ABSCHALTVERHALTEN 533 6.12.8 ABSCHAETZUNGEN ZUM DYNAMISCHEN
AVALANCHE 536 6.12.9 VERSUCH EINER ZUSAMMENFASSENDEN BEURTEILUNG 538 7
KOMBINATIONEN VON UNI- UND BIPOLAREN LEISTUNGSBAUELE- MENTEN 540 7.1
EINFUEHRUNG UND UEBERBLICK 540 7.2 INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR
(IGBT) 550 7.2.1 PRINZIPIELLE STRUKTUR DES IGBT 550 7.2.2 SPERR- UND
BLOCKIERBETRICB, REALE BAUFORMEN DES IGBT 552 7.2.3 VERHALTEN IM
DURCHLASSBETRIEB 554 7.2.4 ANALYSE DES SEH ALT VERHALTENS VON IGBTS 560
7.2.5 EXPERIMENTELLE SCHALTVORGAENGE 570 7.2.6 LATCH-UP 576 7.2.7
ANSTEUERUNG UND SCHUTZ VON IGBTS 577 7.2.8 TYPISCHE DATEN VON IGBTS 578
7.3 IGBT-ABWANDHMGEN 579 7.4 NEUE ENTWICKLUNGEN BEI IGBTS 594 A. PORST
7.4.1 EINLEITUNG 594 7.4.2 STATISCHE EIGENSCHAFTEN 595 7.4.3 DYNAMISCHES
VERHALTEN 600 7.4.3.1 AUSSCHALTEN 600 7.4.3.2 EINSCHALTEN 606 7.4.4
VERHALTEN IM KURZSCHLUSSFALL 608 7.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 615 8
SMART-POWER-BAUELEMENTE 617 GH. XU 8.1 LATERALE LEISTUNGSBAUELEMENTE UND
SMART-POWER-ANSATZ . . . . 617 D. SCHROEDER 8.2 POWCR-IC-TECHNOLOGIEN 623
8.2.1 SMART-DISCRETE-TECHNOLOGIE 623 8.2.2 BCD-TECHNOLOGIE 625 8.2.3
HV-CMOS-TECHNOLOGIC 627 8.2.4 WEITERE TECHNOLOGIEN 630 8.2.5
MONTAGETECHNIK 632 8.3 POWER-IC-FUNKTIONEN 633 8.3.1 SCHUTZFUNKTIONEN
633 8.3.1.1 UEBERTCMPERATURSCHUTZ 633 8.3.1.2 KURZSCHLUSS-SCHUTZ 636 XVIII
INHALTSVERZEICHNIS 8.3.2 DIAGNOSE UND CURRENT-SENSE 640 8.3.3
EMV-OPTIINIERTES SCHALTEN 645 8.3.4 WEITERE FUNKTIONEN 647 8.4
ENTWURFSMETHODIK 648 8.5 HOCHSTROM-PROFET 650 8.6 VERHALTENSMODELLE 653
8.7 ZUVERLAESSIGKEITEN 656 8.8 AUSBLICK UEBER DIE WEITERE ENTWICKLUNG 659
9 SILIZIUM-CARBID SIC UND ANDERE MATERIALIEN 661 9.1 EINFUEHRUNG 661
9.1.1 BEWEGLICHKEIT VON LADUNGSTRAEGERN IN SIC 667 9.1.2 ANISOTROPE
BEWEGLICHKEIT 671 9.1.3 SAETTIGUNGSGESCHWINDIGKEITEN 672 9.1.4
UNVOLLSTAENDIGE IONISATION 673 9.1.5 STOSSIONISATION 680 9.1.6
DIFFUSIONSSPANNUNG 680 9.1.7 LEBENSDAUER VON MINORITAETSTRAEGERN 681 9.2
SIC-BAUCLEMENTE-TECHNOLOGIE 683 9.2.1 DEFEKTE BEI SIC, ZUSAETZLICH ZU MPD
685 9.2.2 ZUVERLAESSIGKEIT DER SIC-MOS-STRUKTUREN 686 9.3 SCHNELLE
SIC-DIODEN 687 9.3.1 SIC-SEHOTTKY-DIODEN 687 9.3.2 SIC
MERGED-PIN-SCHOTTKY-DIODE (MPS-DIODE) 690 9.3.3 BIPOLARE SIC-PN-DIODEN
692 9.3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK SIC-DIODEN 694 9.4 STEUERBARE
SIC-LCISTUNGSHALBLEITER 695 9.4.1 STEUERBARE UNIPOLARE
LEISTUNGSHALBLEITER 696 9.4.2 STEUERBARE BIPOLARE LEISTUNGSHALBLEITER
700 9.4.3 BIPOLARE SIC-TRANSISTOREN 700 9.1.4 BIPOLARE SIC-JEETS 702
9.4.5 SIAFET 703 9.4.6 MOS-GESTEUERTE UNIPOLARE LEISTUNGSHALBLEITER 704
10 AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK IN DER LEISTUNGSELEKTRO- NIK 706 U.
SCHEUERMANN 10.1 EINLEITUNG 706 10.2 GRUNDLAGEN DER AUFBAU- UND
VERBINDUNGSTECHNIK 707 10.2.1 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN VON
LEISTUNGSKOMPONENTEN 707 10.2.2 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON
LEISTUNGSKOMPONENTEN 720 10.2.3 ZUVERLAESSIGKEIT VON LEISTUNGSKOMPONENTEN
728 10.3 ARCHITEKTUR VON LEISTUNGSKOMPONENTEN 738 INHALTSVERZEICHNIS XIX
10.3.1 DISKRETE LEISTUNGSGEHAEUSE 7JQ 10.3.1.1 DIE TO-FAMILIE UND IHRE
VERWANDTEN 740 10.3.1.2 DIE SEHEIBENZELLE 744 10.3.2 LEISTUNGSMODULE
749 10.3.3 INTELLIGENTE LEISTUNGSMODULE 7GJ 10.3.4
LEISTUNGSELEKTRONISCHE SUBSYSTEME UND SYSTEME 768 10.4 ZUKUENFTIGE
HERAUSFORDERUNGEN AN DIE AUFBAU- UND VERBINDUNGS- TEEHNIK 772 11
PHYSIKALISCHE MODELLE FUER DIE SCHALTUNGSSIMULATION 77 8 II. KUHN 11.1
EINFUEHRUNG 77G 11.1.1 SIMULATI 011 UND MODELLE IN DER
LEISTUNGSELOKTRONIK 779 11.1.2 SCHALTUNGSSIMULATION UND MODELLBILDUNG
781 11.1.3 PHYSIKALISEHE MODELLE 78 3 11.2 MODELL DER LEISTUNGSDIODE 784
11.2.1 MODULARER MODELLAUFBAU 7^4 11.2.2 MODELLIERUNG DER RANDZONEN 7G7
11.2.3 MODELLIERUNG DER DRIFTZONE 791 11.2.4 GESAMTMODELL G04 11.2.5
ANWENDUNG DES DIODENMODELLS §06 11.3 MODELLE FUER GTO UND GCT . . , 8 07
11.3.1 GTO UND GCT: GEMEINSAMKEITEN UND UNTERSCHIEDE 807 11.3.2 GCT:
MODULARER MODELLAUFBAU 809 11.3.3 GCT: MODELLIERUNG DER PUFFERSCHICHT
811 11.3.4 MODELLIERUNG DES WIDE-BASE-TRANSISTORS (P-BASIS) 815 11.3.5
GCT: GESAMTMODELL 818 11.3.6 GCT: SIMULATION VON SCHALTTRANSIENTEN UND
KENNLINIE 820 11.3.7 ANWENDUNG: SERIENSCHALTUNG VON GCTS 832 11.4
MODELLIERUNG DES 1GBT 8 34 11.4.1 VORBEMERKUNGEN 8 34 11.4.2 1GBT-
MODULARER MODELLAUFBAU 835 11.4.3 MOSFET-STEUERKOPF 837 11.4.4 IGBT:
GESAMTMODELL 84 J 11.4.5 MODELLVALIDIERUNG 8 45 12 HOCHDYNAMISCHE
STROMERFASSUNG IN DER LEISTUNGSELEKTRO- NIK 819 P. HOFER-XOSER, N.
KARRER 12.1 EINFUEHRUNG G^G 12.2 ANFORDERUNGEN AN STROMMESSGERAETE FUER DIE
LEISTUNGSELEKTRONIK . 850 12.3 UEBERSICHT UEBER DIE BEKANNTESTEN
STROMMESSVERFAHREN 851 12.4 MESSGERAETE FUER DIE HOCHFREQUENTE STROMMESSUNG
852 12.4.1 KOAXIALER MESSWIDERSTAND (COAXIAL SHUNT) (DC.GIIZ) 852 XX
INHALTSVERZEICHNIS 12.4.2 IMPULSUEBERTRAGER (CT) (HZ...MHZ) 854 12.4.3
ETA-PRINZIP (DC-CT) (DC.MHZ) 863 12.4.4 KORNPEIISATIONSWAIIDLER (CLOSED
LOOP PROBE) (DC.MHZ) . . . 867 12.4.5 ROGOWSKIGUERTEL (ROGOWSKI COUE)
(HZ... MHZ) 868 12.4.6 LUFT-CT (AIR CORED CT) (HZ... MHZ) 871 12.4.7
HOKA-PRINZIP (HOKA PRINCIPLE) (DC.MHZ) 873 12.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND
SIGNALVERZOEGERUNG 876 12.6 AUSBLICK 878 12.7 STROMMESSUNG IN DER PRAXIS
878 VARIABLENUEBERSICHT 884 KAPITEL 1 884 KAPITEL 2 887 KAPITEL 3 891
KAPITEL 4 894 KAPITEL 5 897 KAPITEL 6 899 KAPITEL 7 903 KAPITEL 8 905
KAPITEL 9 907 KAPITEL 10 909 KAPITEL 11 910 KAPITEL 12 913
LITERATURVERZEICHNIS 915 ALLGEMEINE LITERATUR 915 KAPITEL 1
(HALBLEITERPHYSIK) 918 KAPITEL 2 (DIODE) 923 KAPITEL 3 (BIPOLARER
TRANSISTOR) 928 KAPITEL 4. 5 (THYRISTOR. CTO. GOT) 932 KAPITEL 6
(UNIPOLARE BAUELEMENTE) 940 KAPITEL 7 (IGBT. MCT. FCTH, STTH) 946
KAPITEL 8 (SMART-POWER-BAUELEMENTE) 955 KAPITEL 9 (SILIZIUM-CARBID SIC)
963 KAPITEL 10 (AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK) 972 KAPITEL 11
(PHYSIKALISCHE MODELLE) 978 KAPITEL 12 (HOCHDYNAMISCHE STROMERFASSUNG)
982 STICHWORTVERZEICHNIS 984
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS EINLEITUNG 1 1 HALBLEITERPHYSIK 5 1.1 GRUNDBEGRIFFE 5
1.1.1 DEFINITION DES HALBLEITERS 5 1.1.2 IDEALER HALBLEITER, ELEKTRONEN
UND LOECHER 5 1.1.3 ENERGIESPEKTRUM DER ELEKTRONEN 8 1.2
HALBLEITER-EIGENLEITUNG 10 1.2.1 STATISTIK DER
LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION BEI EIGENLEITUNG . 10 1.2.2 FERMI-NIVEAU
UND BANDLUECKE 16 1.3 STOERSTELLENLEITUNG DURCH DOTIERUNG 17 1.3.1
N-DOTIERUNG 18 1.3.2 P-DOTIERUNG 22 1.3.3 TEMPERATURVERHALTEN DOTIERTER
HALBLEITER 25 1.3.4 REDUKTION DER BANDLUECKE BEI HOHEN DOTIERUNGEN 28 1.4
REKOMBINATIONSVORGAENGE, LEBENSDAUER 29 1.4.1 DIELEKTRISCHE RELAXATION
(MAJORITAETSTRAEGER) 29 1.4.2 LEBENSDAUER VON LADUNGSTRAEGER-PAAREN 30
1.4.3 REKOMBINATION MITTELS REKOMBINATIONSZENTREN 32 1.4.4
AUGER-REKOMBINATION 35 1.4.5 PHYSIKALISCHE MODELLBILDUNG UND
LEBENSDAUERN 37 1.1.6 STOSSIONISATION UND LAWINENEFFEKT 39 1.5
STREUPROZESSE FREIBEWEGIIEHER LADUNGSTRAEGER 42 1.5.1 ARTEN VON
STREUPROZESSEN 43 1.5.2 DRIFTGESCHWINDIGKEITEN UND BEWEGLICHKEITEN 43
1.5.3 STREUUNG AM GITTER UND AN VERUNREINIGUNGEN 46 1.5.3.1
GITTERSTREUUNG 46 1.5.3.2 STOERSTELLENSTREUUNG 47 1.5.3.3 KOMBINATIONEN
VON GITTER- UND STOERSTELLENSTREUUNG 47 1.5.4 ELEKTRONEN-LOECHER-STREUUNG
49 1.5.4.1 HERKOEMMLICHE THEORIE 49 1.5.4.2 THEORIE NACH MNATSAKANOV 51
XII INHALTSVERZEICHNIS 1.6 GRUNDGLEICHUNGEN DER HALBLEITERBAUELEMENTE 54
G. WACHUTKA 1.6.1 PROBLEMSTELLUNG 54 1.6.2 ELEKTRISCHE LADUNG UND
ELEKTRISCHES POTENTIAL 55 1.6.3 TRAEGERBILANZGLEICHUNGEN 56 1.6.4
ISOTHERME STROMTRANSPORTRNODELLE 59 1.6.4.1 STROMTRANSPORT DURCH DRIFT
IM ELEKTRISCHEN FELD 59 1.6.4.2 STROMTRANSPORT DURCH TRAEGERDIFFUSION 60
1.6.4.3 KOMBINIERTES DRIFT-DIFFUSIONS-MODELL 60 1.6.5 THEORETISCHE
BEGRUENDUNG DES DRIFT-DIFFUSIONS-MODELLS 61 1.6.6 ELEKTROTHERMISCHES
TRANSPORTMODELL 61 1.6.7 EINFLUSS STATISCHER MAGNETFELDER (HALL-EFFEKT)
66 1.7 EXEMPLARISCHE ANWENDUNGEN DER HALBLEITER-MODELLGLEICHUNGEN . 68
1.7.1 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT DOTIERTER HALBLEITER 68 1.7.2
LEBENSDAUER VON MINORITAETSTRAEGERN 70 2 DIODE 73 2.1 UNGESTOERTER
PN-UEBERGANG 73 2.1.1 SCHOTTKYSCHE PARABELNAEHERUNG 76 2.1.2 LINEARER
PN-UEBERGANG 81 2.1.3 BERECHNUNG UEBER DAS STROMDICHTE-GLEICHGEWICHT 83
2.2 PN-UEBERGANG MIT AEUSSERER SPANNUNG 85 2.2.1 PN-UEBERGANG BEI
BEANSPRUCHUNG IN SPERRICHTUNG 85 2.2.2 PN-UEBERGANG BEI BEANSPRUCHUNG IN
DURCHLASSRICHTUNG 87 2.2.3 TRAEGERDICHTEVERLAUF IN DER RAUMLADUNGSZONE 88
2.3 DIODEN-KENNLINIE 92 2.4 GRENZEN DES PN-UEBERGANGS IM SPERRZUSTAND 103
2.4.1 THERMISCHER DURCHBRUCH 103 2.4.2 STATISCHER LAWINENDURCHBRUCH 105
2.4.3 ZENER-EFFEKT (INNERER EELDEFFEKT) 106 2.5 LEISTUNGSDIODE
EINFUEHRUNG 106 2.6 SILIZIUM-LEISTUNGSDIODEN 120 J. LUTZ 2.6.1 EINLEITUNG
120 2.6.2 AUFBAU VON SI-LCISTUNGSDIODEN 121 2.6.3 KENNLINIE DER
PIN-DIODE 123 2.6.4 SPERRSPANNUNG DER PIN-DIODE 124 2.6.4.1
DREICCKSFOERMIGER FELDVERLAUF 126 2.6.4.2 TRAPEZFOERMIGER FELDVERLAUF 130
2.6.5 DURCHLASSVERHALTEN 132 2.6.5.1 LADUNGSTRAEGERVERTEILUNG IN DER
NIEDRIG DOTIERTEN ZONE 132 2.6.5.2 BERECHNUNG DER DURCHLASSSPANNUNG IN
HALLSCHER NAEHERUNG . . . 135 2.6.5.3 BERUECKSICHTIGUNG DER
EMITTER-REKOMBINATION DURCH EINE EFFEKTIVE TRAEGERLEBENSDAUER 138
INHALTSVERZEICHNIS XIII 2.6.5.4 BERUECKSICHTIGUNG DES IN EMITTERGEBIETEN
REKOMBINIERENDEN STROMS 139 2.6.5.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER
DURCHLASSKENNLINIE 142 2.6.6 RELATION ZWISCHEN GESPEICHERTER LADUNG UND
DURCLILASSSPAMIUNG 143 2.6.7 REKOMBINATIONSZENTREN 145 2;6.7.1 GOLD UND
PLATIN ALS REKOMBINATIORISZENTREN 145 2.6.7.2 STRAHLUNGSINDUZIERTE
REKOMBINATIONSZENTREN 147 2.6.8 EINSCHALT VERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEU
149 2.6.9 ABSCHALTVERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN 153 2.6.9.1 DEFINITIONEN
ZUM ABSCHALTVERHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN . . . . 153 2.6.9.2 DURCH
LEISTUNGSDIODEN ERZEUGTE SCHALTVCRLUSTE 159 2.6.9.3 SCHUTZBESCHALTUNG
VON DIODEN 162 2.6.9.4 VORGANG BEIM ABSCHALTEN VON LEISTUNGSDIODEN 171
2.6.10 MODERNE SCHNELLE DIODEN MIT OPTIMIERTEM SEHALTVERHALTEN . . . 178
2.6.10.1 DIODEN MIT DOTIERUNGSSTUFE IN DER NIEDRIG DOTIERTEN ZONE . . .
. 178 2.6.10.2 DIODEN MIT ANODENSTRUKTUREN ZUR VERBESSERUNG DES
ABSCHALTVER- HALTENS 179 2.6.10.3 EMCON-DIODE 182 2.6.10.4 CAL-DIODE 184
2.6.10.5 HYBRID-DIODE 186 2.6.10.6 TANDEM-DIODE 188 2.6.10.7
MOS-GESTEUERTE DIODEN 189 2.6.11 AUSBLICK 194 2.7 DYNAMISCHER AVALANCHE
195 J. LUTZ 2.7.1 DYNAMISCHER AVALANCHE IN SCHNELLEN DIODEN 196 2.8
HOEHENSTRAHLUNG 205 3 BIPOLARER TRANSISTOR (INJEKTIONSTRANSISTOR) 207 3.1
BIPOLARER SIGNALTRANSISTOR 207 3.2 TRANSISTOR-MODELLE 215 3.2.1
EBERS-MOLL-MODELL 215 3.2.2 GUMMEL-POON-MODELL 218 3.3 BIPOLARER
LEISTUNGSTRANSISTOR 226 3.3.1 EINFUEHRUNG 226 3.3.2 HOCHMJEKTIONS- UND
REKOMBINATIONSEINFLUESSE BEIM LEISTUNGS- TRANSISTOR 231 3.3.3
BASISAUFWEITUNG DURCH ABBAU DER BASIS-KOLLEKTOR-RAUMLADUNGS- ZONE 237
3.3.4 QUASISAETTIGUNG UND MODELLBILDUNG 240 3.3.5 BASISAUFWEITUNG DURCH
GESCHWINDIGKEITSBESCHRAENKUNG DER LA- DUNGSTRAEGER 244 3.3.6
BASISWIDERSTAND UND EMITTERRANDVERDRAENGUNG 245 3.3.7 SPERRVERHALTEN DES
LEISTUNGSTRANSISTORS 247 XIV INHALTSVERZEICHNIS 3.3.8 SCHALTVERHALTEN
DES LEISTUNGSTRANSISTORS 249 3.3.9 *SECOND BRCAKDOWN' - BEIM
LEISTUNGSTRANSISTOR 256 3.-1 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN ZUM
LEISTUNGSTRANSISTOR 261 4 THYRISTOR 262 4.1 PRINZIP DES THYRISTORS 262
4.2 ZWEI-TRANSISTOR-ERSATZSCHALTBILD DES THYRISTORS 268 4.2.1
BLOCKIERBEREICH 270 4.2.2 SPERRBEREICH 274 4.2.3 DURCHLASSBEREICH 277 4.3
DYNAMISCHES VERHALTEN DES THYRISTORS 279 4.3.1 UBERKOPFZUENDEN 280 4.3.2
EINSCHALTEN MIT STEUERSTROM 280 4.3.3 PHAENOMENOLOGISCHE DARSTELLUNG DES
EINSCHALTVORGANGS 284 4.3.4 ZUENDAUSBREITUNGSEFFEKT. (///(//-GRENZEN 285
4.3.5 AUSSCHALTEN DURCH ABKOMMUTIEREN DES ANODENSTROMES 288 4.3.6
(/{//(//-GRENZEN, EMITTERKURZSCHLUESSE. FREIWERDEZEIT, GATT . . . 293 4.4
DIMENSIONIERUNG VON THYRISTOREN 296 4.4.1 AUSLEGUNG DER
SPANNUNGSFESTIGKEIT 296 4.-1.2 DURCHLASS- UND SCHALTVERLUSTE 299 4.5
FREQUENZTHYRISTOR. DIMENSIONIERUNGSKRITERIEN 301 -1.6 UNSYMMETRISCHER
THYRISTOR (ASCR) UND RUECKWAERTSLEITENDER THY- RISTOR (RCT) '. 303 -1.7
ZUEND-, ANSTEUERSCHALTUNGEN UND STEUERSAETZE 306 4.7.1 ZUENDSCHALTUNGEN 306
4.7.2 STEUERSAETZE 310 4.8 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN BEI HOCHSPERRENDEN
THYRISTOREN . . . . 315 H.-J. SCHULZE, F.-J. NIEDERNOST.HEIDE 4.8.1
EINLEITUNG 315 4.8.2 INTEGRATION DER ANSTEUER- UND SEHUTZFUNKTIONEN 317
4.8.2.1 LICHTZUENDUNG UND AMPLIFYING-GATE-STRUKTUR 317 4.8.2.2
UEBERSPANNUIIGSSEHUTZFUNKTION 320 4.8.2.3 (/{//(//-SCHUTZFUNKTION 322
4.8.2.4 FREIWERDESCHUTZFUNKTION 323 4.8.3 HERSTELLUNG 324 4.8.4
ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 325 4.8.4.1 DURCHLASS-. SPERR- UND
AUSSCHALTVERHALTEN 326 4.8.5 INTEGRIERTE FUNKTIONEN 328 4.8.5.1
LICHTZUENDUNG UND UEBERSPANNUNGSSCHUTZ 328 4.8.5.2 (/[//(//-SCHUTZ 329
4.8.5.3 FREIWERDESCHUTZ 329 4.9 DIAC UND TRIAC 333 INHALTS VERZEICHNIS
XV 5 ABSCHALTBARE BIPOLARE HALBLEITER (GTO, GCT) 337 5.1 EINLEITUNG GTO
337 5.1.1 ANODENSHORTS BEIM GTO 312 5.1.2 EINFLUSS DER
GATE-KATHODEN-STRUKTUR (P 2 -BASIS) BEIM GTO . . . 344 5.2 BESCHALLUNG
DES GTO 316 5.3 GTO UND GATE-ELEKTRONIK 349 5.4 GRUNDSCHALTUNG ZUM
ERZEUGEN DES GATESTROMS 349 5.5 EXPERIMENTELLE EIN- UND
AUSSCHALTVORGAENGE VON KLEIN-GTOS . . 353 5.6 HOCHLEISTUNGS-GTOS 359 H.
GRUENING 5.6.1 EIGENSCHAFTEN VON HOCHLEISTUNGS-GTOS 363 5.6.1.1
HALTESTROM 364 5.6.1.2 ZUENDSTROM 364 5.6.1.3 DURCHLASSKENNLINIEN 365
5.6.1.4 EINSCHALTVORGANG UND EINSCHALTVERLUSTE 366 5.6.1.5
GATE-ABSCHALTSTROM UND SPEICHERZEIT 369 5.6.1.6 AUSSCHALTVERLUSTE UND
BESCHALLUNG 370 5.6.1.7 KONSECMENZEN FUER DEN AUFBAU VON
HOCHLEISTUNGS-GTO-UMRIEHTERN 371 5.6.2 GRENZVERHALTEN DES GTO 375
5.6.2.1 EINFLUSS DER LATERALEN STRUKTUR 375 5.6.2.2 SKALIERVERHALT.CN DER
GTOS 377 5.6.2.3 STROMVERTEILUNG WAEHREND DES ABSCHALTVORGANGES 378
5.6.2.4 BEEINFLUSSUNG DER ABSCLIALTFAEHIGKEIT MITTELGROSSER GTOS DURCH
VERAENDERTE ANSTENERUNG 379 5.6.2.5 BEEINFLUSSUNG DER ABSCHALTFAEHIGKEIT
GROSSER GTOS DURCH VERAENDER- TE ANSTEUERUNG 382 5.6.2.6 BEEINFLUSSUNG DER
EINSCHALTFAEHIGKEIT DURCH VERAENDERTE ANSTEUERUNG 385 5.7 GATE GOMMUTATED
THYRISTOR GCT 39F H. GRUENING 5.7.1 AUFBAU EINER NIEDERINDUKTIVEN
ANSTEUERUNG 394 5.7.2 AUSWIRKUNGEN AUF DEN GUELTIGKEITSBEREICH DES
ZWEI-TRANSISTOR- ERSATZSCHALTBILDES 396 5.7.3 AUSWIRKUNGEN AUF DEN
HAUPTKREIS DES SPANNUNGSZWISCHENKREIS- UMRICHTERS 397 5.7.4 WAFER-DESIGN
ASYMMETRISCHER GCTS 399 5.7.5 RUECKWAERTS LEITENDE GCTS 400 5.7.6
RUECKWAERTS SPERRENDE GCTS 402 5.7.6.1 REALISIERUNG DURCH EINBAU EINER
SEPARATEN DIODE INS GCT-GEHAEUSE 402 5.7.6.2 REALISIERUNG EINES
MONOLITHISCHEN, RUECKWAERTS SPERRENDEN GCT . 403 5.7.7 EIGENSCHAFTEN VON
ASYMMETRISCHEN UND RUECKWAERTS LEITENDEN GCTS 104 5.7.7.1 HALTESTROM 405
5.7.7.2 ZUENDSTROM 405 5.7.7.3 DURCHLASSKENNLINIEN 406 5.7.7.4
EINSCHALTVORGANG UND EINSCHALTVERLUSTE 407 XVI INHALTSVERZEICHNIS
*5.7.7.5 GATE-ABSCHALTSTROM UND SPEICHERZEIT 499 5.7.7.6
AUSSEHALTVERLUSTE UND SCHALTGESCHWINDIGKEIT 412 5.7.8 EIGENSCHAFTEN VON
RUECKWAERTS SPERRENDEN GCTS 414 5.7.8.1 GCT MIT GETRENNTER DIODE 414
5.7.8.2 MONOLITHISCH INTEGRIERTER GCT 415 5.7.8.3 AUSWIRKUNGEN AUF DIE
ANWENDUNG 41SS 5.7.9 GRENZVERHALTEN DES GCT 419 5.7.10 EINORDNUNG DES GCT
427 6 UNIPOLARE BAUELEMENTE 429 6.1 FELDCFFEKT-TRANSISTOREN (EINFUEHRUNG)
429 6.2 AUFBAU UND FUNKTION DES JFET 439 6.3 GRUNDLEGENDE
DIMENSIONIERUNGSREGELN FUER DEN JFET 434 6.4
METAL-INSULATOR-SEMICONDUCTOR-STRUKTUR (MIS) 438 6.5 SCHOTTKY-DIODE 450
6.5.1 VEREINFACHTE BAENDERSTRUKTUR DES METALL-HALBLEITER-UEBERGANGS . 450
6.5.2 STROMTRANSPORT 4 52 6.5.3 KENNLINIENGLEICHUNG 453 6.5.4
SCHALTVERHALTEN, NENNWERTE 45G 6.6 MOSFET UND LEISTUNGS-MOSFET
(EINFUEHRUNG UND PRINZIPIELLE FUNKTION) ^RO 6.6.1 MOSFET (EINFUEHRUNG) *
* * * * . . . . . . . . . . . 458 6.6.2 VOM SIGNAL- ZUM LEISTUNGS-MOSFET
45G 6.7 SCHALTVERHALTEN DES LEISTUNGS-MOSFET 470 6.7.1 THEORIE DES
SCHALTVERHALTENS 47Q 6.7.2 SCHALTVERHALTEN IN DER PRAXIS 477 6.8
AUSLEGUNGSUEBERLEGUNGEN ZUM LEISTUNGS-MOSFET 487 6.9 ALISTEUERUNG UND
SCHUTZ VON LEISTUNGS-MOSFETS 488 6.9.1 ANSTEUERSCHALTUNGEN 4GG 6.9.2
SOLIUTZBESCHALTUNGEN 404 6.10 KOMPENSATIONSBAUELEMENTE 494 G. DEBOY
6.10.1 EINLEITUNG AQ* 6.10.2 KONZEPTE FUER HOCHVOLTSCHALTER UND DEREN
THEORETISCHE BETRACHTUNG 494 6.10.3 KOMPENSATIONSBAULEMENTE,
THEORETISCHE UEBERLEGUNGEN 499 6.10.4 HERSTELLTECHNOLOGIE FUER
KOMPENSATIONSBAUELEMENTE 504 6.10.5 EIGENSCHAFTEN VON
KOMPENSATIONSBAUELEMENTEN 506 6.10.6 VORTEILE VON
KOMPENSATIONSBAUELCMENTEN IN DER APPLIKATION . . 511 6.11
STATIC-INDUCTION-TRANSISTOR (SIT) 514 6.12 MONOLITHISCHE BIDIREKTIONALE
SCHALTER (MBS) 520 R. SITTIG 6.12.1 EINLEITUNG RNP, 6.12.2 STRUKTUR DES
MONOLITHISCHEN BIDIREKTIONALEN SCHALTERS 521 6.12.3 FUNKTION DER
STEGSTRUKTUREN 522 INHALTSVERZEICHNIS XVII 6.12.4 SPERRVERHALTEN 524
6.12.5 DURCHLASSVERHALTEN 527 6.12.6 STROMBEGRENZUNG UND PINCH-OFF 531
6.12.7 ABSCHALTVERHALTEN 533 6.12.8 ABSCHAETZUNGEN ZUM DYNAMISCHEN
AVALANCHE 536 6.12.9 VERSUCH EINER ZUSAMMENFASSENDEN BEURTEILUNG 538 7
KOMBINATIONEN VON UNI- UND BIPOLAREN LEISTUNGSBAUELE- MENTEN 540 7.1
EINFUEHRUNG UND UEBERBLICK 540 7.2 INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR
(IGBT) 550 7.2.1 PRINZIPIELLE STRUKTUR DES IGBT 550 7.2.2 SPERR- UND
BLOCKIERBETRICB, REALE BAUFORMEN DES IGBT 552 7.2.3 VERHALTEN IM
DURCHLASSBETRIEB 554 7.2.4 ANALYSE DES SEH ALT VERHALTENS VON IGBTS 560
7.2.5 EXPERIMENTELLE SCHALTVORGAENGE 570 7.2.6 LATCH-UP 576 7.2.7
ANSTEUERUNG UND SCHUTZ VON IGBTS 577 7.2.8 TYPISCHE DATEN VON IGBTS 578
7.3 IGBT-ABWANDHMGEN 579 7.4 NEUE ENTWICKLUNGEN BEI IGBTS 594 A. PORST
7.4.1 EINLEITUNG 594 7.4.2 STATISCHE EIGENSCHAFTEN 595 7.4.3 DYNAMISCHES
VERHALTEN 600 7.4.3.1 AUSSCHALTEN 600 7.4.3.2 EINSCHALTEN 606 7.4.4
VERHALTEN IM KURZSCHLUSSFALL 608 7.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 615 8
SMART-POWER-BAUELEMENTE 617 GH. XU 8.1 LATERALE LEISTUNGSBAUELEMENTE UND
SMART-POWER-ANSATZ . . . . 617 D. SCHROEDER 8.2 POWCR-IC-TECHNOLOGIEN 623
8.2.1 SMART-DISCRETE-TECHNOLOGIE 623 8.2.2 BCD-TECHNOLOGIE 625 8.2.3
HV-CMOS-TECHNOLOGIC 627 8.2.4 WEITERE TECHNOLOGIEN 630 8.2.5
MONTAGETECHNIK 632 8.3 POWER-IC-FUNKTIONEN 633 8.3.1 SCHUTZFUNKTIONEN
633 8.3.1.1 UEBERTCMPERATURSCHUTZ 633 8.3.1.2 KURZSCHLUSS-SCHUTZ 636 XVIII
INHALTSVERZEICHNIS 8.3.2 DIAGNOSE UND CURRENT-SENSE 640 8.3.3
EMV-OPTIINIERTES SCHALTEN 645 8.3.4 WEITERE FUNKTIONEN 647 8.4
ENTWURFSMETHODIK 648 8.5 HOCHSTROM-PROFET 650 8.6 VERHALTENSMODELLE 653
8.7 ZUVERLAESSIGKEITEN 656 8.8 AUSBLICK UEBER DIE WEITERE ENTWICKLUNG 659
9 SILIZIUM-CARBID SIC UND ANDERE MATERIALIEN 661 9.1 EINFUEHRUNG 661
9.1.1 BEWEGLICHKEIT VON LADUNGSTRAEGERN IN SIC 667 9.1.2 ANISOTROPE
BEWEGLICHKEIT 671 9.1.3 SAETTIGUNGSGESCHWINDIGKEITEN 672 9.1.4
UNVOLLSTAENDIGE IONISATION 673 9.1.5 STOSSIONISATION 680 9.1.6
DIFFUSIONSSPANNUNG 680 9.1.7 LEBENSDAUER VON MINORITAETSTRAEGERN 681 9.2
SIC-BAUCLEMENTE-TECHNOLOGIE 683 9.2.1 DEFEKTE BEI SIC, ZUSAETZLICH ZU MPD
685 9.2.2 ZUVERLAESSIGKEIT DER SIC-MOS-STRUKTUREN 686 9.3 SCHNELLE
SIC-DIODEN 687 9.3.1 SIC-SEHOTTKY-DIODEN 687 9.3.2 SIC
MERGED-PIN-SCHOTTKY-DIODE (MPS-DIODE) 690 9.3.3 BIPOLARE SIC-PN-DIODEN
692 9.3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK SIC-DIODEN 694 9.4 STEUERBARE
SIC-LCISTUNGSHALBLEITER 695 9.4.1 STEUERBARE UNIPOLARE
LEISTUNGSHALBLEITER 696 9.4.2 STEUERBARE BIPOLARE LEISTUNGSHALBLEITER
700 9.4.3 BIPOLARE SIC-TRANSISTOREN 700 9.1.4 BIPOLARE SIC-JEETS 702
9.4.5 SIAFET 703 9.4.6 MOS-GESTEUERTE UNIPOLARE LEISTUNGSHALBLEITER 704
10 AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK IN DER LEISTUNGSELEKTRO- NIK 706 U.
SCHEUERMANN 10.1 EINLEITUNG 706 10.2 GRUNDLAGEN DER AUFBAU- UND
VERBINDUNGSTECHNIK 707 10.2.1 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN VON
LEISTUNGSKOMPONENTEN 707 10.2.2 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON
LEISTUNGSKOMPONENTEN 720 10.2.3 ZUVERLAESSIGKEIT VON LEISTUNGSKOMPONENTEN
728 10.3 ARCHITEKTUR VON LEISTUNGSKOMPONENTEN 738 INHALTSVERZEICHNIS XIX
10.3.1 DISKRETE LEISTUNGSGEHAEUSE 7JQ 10.3.1.1 DIE TO-FAMILIE UND IHRE
VERWANDTEN 740 10.3.1.2 DIE SEHEIBENZELLE \ 744 10.3.2 LEISTUNGSMODULE
749 10.3.3 INTELLIGENTE LEISTUNGSMODULE 7GJ 10.3.4
LEISTUNGSELEKTRONISCHE SUBSYSTEME UND SYSTEME 768 10.4 ZUKUENFTIGE
HERAUSFORDERUNGEN AN DIE AUFBAU- UND VERBINDUNGS- TEEHNIK 772 11
PHYSIKALISCHE MODELLE FUER DIE SCHALTUNGSSIMULATION 77 8 II. KUHN 11.1
EINFUEHRUNG 77G 11.1.1 SIMULATI 011 UND MODELLE IN DER
LEISTUNGSELOKTRONIK 779 11.1.2 SCHALTUNGSSIMULATION UND MODELLBILDUNG
781 11.1.3 PHYSIKALISEHE MODELLE 78 3 11.2 MODELL DER LEISTUNGSDIODE 784
11.2.1 MODULARER MODELLAUFBAU 7^4 11.2.2 MODELLIERUNG DER RANDZONEN 7G7
11.2.3 MODELLIERUNG DER DRIFTZONE 791 11.2.4 GESAMTMODELL G04 11.2.5
ANWENDUNG DES DIODENMODELLS §06 11.3 MODELLE FUER GTO UND GCT . . , 8 07
11.3.1 GTO UND GCT: GEMEINSAMKEITEN UND UNTERSCHIEDE 807 11.3.2 GCT:
MODULARER MODELLAUFBAU 809 11.3.3 GCT: MODELLIERUNG DER PUFFERSCHICHT
811 11.3.4 MODELLIERUNG DES WIDE-BASE-TRANSISTORS (P-BASIS) 815 11.3.5
GCT: GESAMTMODELL 818 11.3.6 GCT: SIMULATION VON SCHALTTRANSIENTEN UND
KENNLINIE 820 11.3.7 ANWENDUNG: SERIENSCHALTUNG VON GCTS 832 11.4
MODELLIERUNG DES 1GBT 8 34 11.4.1 VORBEMERKUNGEN 8 34 11.4.2 1GBT-
MODULARER MODELLAUFBAU 835 11.4.3 MOSFET-STEUERKOPF 837 11.4.4 IGBT:
GESAMTMODELL \\ 84 J 11.4.5 MODELLVALIDIERUNG 8 45 12 HOCHDYNAMISCHE
STROMERFASSUNG IN DER LEISTUNGSELEKTRO- NIK 819 P. HOFER-XOSER, N.
KARRER 12.1 EINFUEHRUNG G^G 12.2 ANFORDERUNGEN AN STROMMESSGERAETE FUER DIE
LEISTUNGSELEKTRONIK . 850 12.3 UEBERSICHT UEBER DIE BEKANNTESTEN
STROMMESSVERFAHREN 851 12.4 MESSGERAETE FUER DIE HOCHFREQUENTE STROMMESSUNG
852 12.4.1 KOAXIALER MESSWIDERSTAND (COAXIAL SHUNT) (DC.GIIZ) 852 XX
INHALTSVERZEICHNIS 12.4.2 IMPULSUEBERTRAGER (CT) (HZ.MHZ) 854 12.4.3
ETA-PRINZIP (DC-CT) (DC.MHZ) 863 12.4.4 KORNPEIISATIONSWAIIDLER (CLOSED
LOOP PROBE) (DC.MHZ) . . . 867 12.4.5 ROGOWSKIGUERTEL (ROGOWSKI COUE)
(HZ. MHZ) 868 12.4.6 LUFT-CT (AIR CORED CT) (HZ. MHZ) 871 12.4.7
HOKA-PRINZIP (HOKA PRINCIPLE) (DC.MHZ) 873 12.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND
SIGNALVERZOEGERUNG 876 12.6 AUSBLICK 878 12.7 STROMMESSUNG IN DER PRAXIS
878 VARIABLENUEBERSICHT 884 KAPITEL 1 884 KAPITEL 2 887 KAPITEL 3 891
KAPITEL 4 894 KAPITEL 5 897 KAPITEL 6 899 KAPITEL 7 903 KAPITEL 8 905
KAPITEL 9 907 KAPITEL 10 909 KAPITEL 11 910 KAPITEL 12 913
LITERATURVERZEICHNIS 915 ALLGEMEINE LITERATUR 915 KAPITEL 1
(HALBLEITERPHYSIK) 918 KAPITEL 2 (DIODE) 923 KAPITEL 3 (BIPOLARER
TRANSISTOR) 928 KAPITEL 4. 5 (THYRISTOR. CTO. GOT) 932 KAPITEL 6
(UNIPOLARE BAUELEMENTE) 940 KAPITEL 7 (IGBT. MCT. FCTH, STTH) 946
KAPITEL 8 (SMART-POWER-BAUELEMENTE) 955 KAPITEL 9 (SILIZIUM-CARBID SIC)
963 KAPITEL 10 (AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK) 972 KAPITEL 11
(PHYSIKALISCHE MODELLE) 978 KAPITEL 12 (HOCHDYNAMISCHE STROMERFASSUNG)
982 STICHWORTVERZEICHNIS 984 |
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