Vor einiger Zeit bin ich zufällig auf die ESBT Transistoren von ST gestoßen: http://www.st.com/stonline/products/families/transistors/esbt/related_info/esbt.htm Schaltungstechnisch dürfte es sich dabei um eine Kaskodenschaltung handeln, bei dem der untere Transistor durch einen Mosfet ersetzt wurden. In HF Schaltungen findet die Kaskodenschaltung ja schon länger Einsatz, vor allem wenn hohe Spannungen schnell gesteuert werden sollen (z.B. in Ablenkverstärkern von Oszilloskopen). Also an sich nichts neues, nur die Kombination Mosfet + Bipolartransistor im Schaltbetrieb ist neu. Jetzt kam mir die Idee sowas aus normalen Hochspannungstransistoren (500-1500V) nachzubauen. Beim Abschalten übernimmt die Basis kurzzeitig den gesamten Kollektorstrom, da der Mosfet schneller die Emitterleitung unterbricht als der Bipolartransistor abschalten kann. Dadurch sperrt der Transistor aufgrund des hohen, negativen Basisstroms sehr schnell. Und genau das macht mich nachdenklich: Ist es zulässig, dass ein normaler Transistor regelmäßig mit derart hohen negativen Strömen (je nach Transistor einige Ampere bis 10A über einige 100ns bis wenige µs) über die Basis angesteuert wird?
Wenn ich mir z.B. mal das DB vom BU508 (MOSPEC) anschaue, so steht dort, daß der Basisstrom (cont.) 2,5A betragen darf. Das sind 50% vom Kollektorstrom. Bei anderen Transistoren sieht das recht ähnlich aus - beim Urarbeitspferd (also dem 2N3055) sind es 7A für die Basis und 15A für den Kollektor. Wenn ich mich noch recht erinnere sind das allerdings Limits, die sich aufgrund der schwächer ausgelegten Bondierung ergeben, denn der Golddraht ist teuer. Auf jeden Fall werde ich mir mal die ANs bei ST über die ESBTs anschauen - schätze die werden recht lehrreich sein. Außerdem kommt mir da noch eine Netzteilschaltung in Erinnerung, in der recht geschickt eine automatische Eingangsspannungsumschaltung realisiert wird, bei der dann der komplette Ausgangsstrom im 'unteren' Transistor kontinuierlich durch die B-E-Strecke fließt. Halt uns/mich mal auf dem Laufenden über Deine Versuche.
Es gibt spezielle Bauteile die für solch hohen Gate/Basisströme gebaut sind, wie ein GTO (Gate Turn Off Thyristor). Der GTO kann wie ein normaler Thyristor per Gatestrom gezündet werden. Abgeschaltet werden kann er, wenn man den 30-60% des Anodenstrom über das Gate abführt. http://www.itwissen.info/definition/lexikon/gate-turn-off-GTO-GTO-Thyristor.html Ich denke mit einem normalen Transistor ist soetwas nicht "mal eben" zu realisieren. Es gibt auch MTO - da ist meiner Meinung nach ein MOSFET in der Struktur eines Thyristors integriert um die Abschaltströme im Bauteil zu führen und die Treiberelektronik kompakt zu halten. Für einen Hausgebrauch taugen vermutlich nur alte Power-Transistoren mit einem sehr schlechten hfe. Die erwarten, dass man einen großen Strom in das Gate hinein prügelt, um den Collectorstrom zu erreichen. Aber ich würde jetzt nicht einen alten Transi hervorkramen um mit einem aktuellen Powermosfet einen neuen Schalter zu bauen...
Neu ist das eigentlich nicht, eher sind Patente wie http://www.freepatentsonline.com/EP0222203.pdf abgelaufen. In einer elektronik war mal eine diskrete Schaltung drin, Ende 70 bis Mitte 80 vermutlich. Das kritische ist die Basisspannungsversorgung des bipolaren Transistors, die sowohl Strom liefern als auch den negativen Basistrom beim Abschalten vertragen muß. Arno
Wenn ich mir die ANs von ST anschaue, so beschränkt sich die Ansteuerung der Basis (des Bipolartransistors) auf ein paar 'passiv' agierende Bauteile, d.h. es ist keine aktive Treiber-Mimik dafür notwendig, da ja der MOSFET zum Ein- und Ausschalten benutzt wird. Es ist sogar so, das der invers fließende Strom beim Abschalten über einen kleinen strombegrenzenden Widerstand in einen Kondensator 'gepumpt' wird und anschließend beim Einschalten wieder in die Basis eingespeist wird. Jaaanz neggisch jemacht. ;-)
Ich habe das ganze mal etwas in LTspice simuliert: Das ganze scheint mit der Ansteuerung von ST wirklich am besten zu funktionieren, also einem Stromübertrager der einen gewissen Anteil des Kollektorstroms in die Basis liefert. Ansonsten hat man das Problem, dass die Storage Time schnell sehr groß werden kann, wenn man deutlich mehr Basisstrom liefert als notwendig. Bei einem BU508 hat die Simulation über 10µs ergeben. Die Fall Time danach ist aber deutlich kleiner als die Angabe im Datenblatt, allerdings flossen eben auch -7A über die Basis... Ich denke ich muss das ganze einfach mal aufbauen und in der Praxis ausprobieren.
Hmmm, mit dem Stromübertrager? In welcher AN war/ist das? Scheinbar habe ich da wohl was übersehen. Kannst Du die passende AN-Nummer (bzw. die Datei-Nummer) von ST mal nennen?
Bei dieser Beispielschaltung machen die das so: http://www.st.com/stonline/books/ascii/docs/11259.htm
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