In der Arbeit wird über die Weiterentwicklungen des GTO (gate turn-off thyristor) zu den IGBT (insulated gate bipolar transistor) und den IGCT (integrated gate commutated thyristor) berichtet. Mit zwei Querschnittskizzen werden die Struktur, die Funktionsweise und die Betriebseigenschaften des GTO und des IGCT einander gegenübergestellt. Der Vorteil des IGCT besteht darin, daß er ohne Beschaltung und dadurch mit geringeren Verlusten die gleichen Leistungen wie der GTO erreicht. Mit einer Abbildung des IGCT wird gezeigt, daß der IGCT trotz gekapselter Bauweise insgesamt weniger Platz benötigt als der GTO mit Beschaltung. Eine ähnliche Entwicklung verlief vom Leistungs-MOS-FET zum Hochleistungs-IGBT-Modul. Anhand zweier Querschnittskizzen werden die Unterschiede der Strukturen des MOS-FET und des IGBTerläutert. Sie beruhen im wesentlichen auf einen veränderten Gate-Aufbau. Ein deutlicher Unterschied im Betriebsverhalten besteht darin, daß der MOS-FET den Kurzschlußstrom abschalten kann, und der IGBT den Kurzschlußstrom begrenzt. Um ein ausreichendes Langzeitverhalten für den Bahnbetrieb sicherzustellen, sind drei Bedingungen zu beachten. 1. Wie durch Versuche festgestellt wurde, erfordern IGBT und IGCT einen verschiedenen Aufbau, der besprochen wird. 2. Die höchste Leistungsdichte beim Abschalten beträgt bei 1300 A/cm2 und beim IGCT 225 kW/cm2 bei 2,5 kV sowie 135 kW/cm2 bei 4,5 kV. Das unterschiedliche Verhalten wird erklärt. Auf die Auswirkung der kosmischen Strahlung auf das Betriebsverhalten des IGCT und IGBT wird hingewiesen.
Halbleiterbauelemente für die Traktion
Semiconductor devices for traction applications
Elektrische Bahnen ; 97 , 9 ; 300-305
1999
6 Seiten, 5 Bilder, 11 Quellen
Article (Journal)
German
Eisenbahn , Triebfahrzeug , Halbleiterbauelement , Leistungselektronik , MOS-FET , GTO-Thyristor , technische Entwicklung , Strukturanalyse , Struktureffekt , Funktionsweise , Betriebsverhalten , Ausschaltvermögen , Strahlungsbelastung , Höhenstrahlung , Systembeschreibung , IGBT (insulated gate bipolar transistor)
Halbleiterbauelemente für die Traktion
IuD Bahn | 1999
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