Bauelemente der Leistungselektronik
Verständnis der halbleiterphysikalischen Vorgänge in Leistungsbauelementen, Beherrschung der Besonderheiten des jeweiligen Bauelements.
Während in der Vorlesung Leistungselektronik
die Bauelemente vor allem in ihrer Struktur, Funktion und technischen Eigenschaften behandelt werden, wird in dieser Vorlesung besonders auf die physikalischen Vorgänge
und deren Verständnis Wert gelegt. Es werden die physikalisch bedingten Grenzen für die technischen Eigenschaften aufgezeigt und die realen Bauelemente als Kompromißlösungen vorgestellt.
Dieses Verständnis soll den künftigen Ingenieur in die Lage versetzten, die Stärken und Schwächen des jeweiligen Bauelements zu beurteilen, richtig auszuwählen und das notwendige Umfeld zu beachten.
In der Realisierung der Umrichter werden heute zumeist Module eingesetzt. Hier spielen die thermischen und mechanischen Eigenschaften sowie die Zuverlässigkeit eine wichtige Rolle.
Die Bauweise und Möglichkeiten leistungselektronischer Module werden ausführlich behandelt. Mit Integration weiterer passiver Komponenten, Sensorik, Auswerteschaltkreisen und Schutzmaßnahmen
(der sog. "Intelligenz") wird aus dem Modul das leistungselektronische System. Die neuen Entwicklungstrends werden in der Vorlesung gewürdigt.
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Zugriff über OPAL: |
Vorlesung/Übung/Praktikum - Bauelemente der Leistungselektronik |
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Laborgruppen und Semesterablaufplan: |
Zugang nach erfolgreicher Einschreibung im OPAL |
| Status | Pflichtfach | |
| Wochenstunden (V/Ü/P/S) |
Wintersemester 3/1/1/0 |
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| Referenten |
Vorlesung:
Prof. Lutz,
Prof. Basler
Übung: M.Sc. Tilman Patzer Praktikum: M.Sc. Bäumler |
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| Prüfung | Abschluss mit Fachprüfung |
| Gliederung | Agenda | Referenten |
| 1 | Besonderheiten leistungselektronischer Bauelemente | Prof. Thomas Basler (Vertretung: Prof. Josef Lutz) |
| 2 | Halbleiterphysikalische Grundlagen | |
| 2.1 | Eigenschaften der Halbleiter, physikalische Grundlagen | |
| 2.2 | pn-Übergänge | |
| 2.3 | Kurzer Exkurs in die Herstellungstechnologie | |
| 3 | Halbleiterbauelemente | |
| 3.1 | pin-Dioden | |
| 3.2 | Schottky-Dioden | |
| 3.3 | Bipolare Transistoren | |
| 3.4 | Thyristoren | |
| 3.5 | MOS Transistoren | |
| 3.6 | IGBTs | |
| 4 | Thermisch-mechanische Eigenschaften von Leistungsbauelementen | |
| 4.1 | Problematik der Aufbau- und Verbindungstechnik | |
| 4.2 | Gehäuseformen | |
| 4.3 | Physikalische Eigenschaften der Materialen | |
| 4.4 | Thermisches Ersatzschaltbild und Vorgehensweise bei thermischer Simulation | |
| 4.5 | Parasitäre elektrische Komponenten in Leistungsmodulen | |
| 4.6 | Zuverlässigkeit | |
| 5 | Zersträungsmechanismen in Leistungsbauelementen, Arten, charakteristische Ausfallbilder | |
| 5.1 | Thermischer Durchbruch - Ausfälle durch Übertemperatur | |
| 5.2 | Überschreiten der Sperrfähigkeit | |
| 5.3 | Stoßstrom | |
| 5.4 | Dynamischer Avalanche | |
| 5.5 | Überschreiten des abschaltbaren Stromes in GTOs | |
| 5.6 | Kurzschluss und Latch-up in IGBTs | |
| 5.7 | Ausfälle durch Höhenstrahlung | |
| 5.8 | Ausfallanalyse | |
| 6 | Durch Bauelemente verursachte Schwingungseffekte und elektromagnetische Störungen | |
| 6.1 | Schaltungsbedingte und bauelementbedingte Schwingungseffekte | |
| 6.2 | LC-Schwingungen | |
| 6.3 | Trägerlaufzeit-Oszillationen | |
| 7 | Leistungselektronische Systeme | |
| 7.1 | Begriffsbestimmung | |
| 7.2 | Merkmale des leistungselektronischen Systems | |
| 7.3 | Monolithisch integrierte Systeme - Power ICs | |
| 7.4 | Auf Leiterplattenbasis integrierte Systeme |
BE 1 - Dynamisches Schalt- und Überlastverhalten von HV-IGBTsBE 4 - Dynamische Eigenschaften von LeistungsdiodenBE 5 - Kennlinien von Leistungsbauelementen |
Bitte beachten Sie zur Vorbereitung und Begleitung der Lehreinheiten auch die allgemeinen Literaturempfehlungen.
| Schröder D: Leistungselektronische Bauelemente, 2. Auflage Springer Verlag 2006, ISBN: 3540287280 |
| Linder S: Power Semiconductors, 1st edition Crc Press Llc, June 2006, ISBN: 0824725697 |
| V. Benda, J. Gowar, A. Grant: Power Semiconductor Devices John Wiley & Sons; 1999, ISBN 0 471 97644 X |