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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Maximaler Impulsstrom bei Halbleiterbauteilen


Autor: smarti (Gast)
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Guten Tag,

ich habe folgendes Problem:

Eine Diode wird in Microsekunden geschalten, im Datenblatt ist als Peak 
Strom 3A / 100ms spezifiziert.

Kann ich praktisch auch z.B. 30A in 10ms schalten?

Theoretisch wäre das die selbe Leistung!

Wo liegen in der Praxis die Grenzen? Auch generell betrachtet für 
Halbleiterbauteile (Dioden  MOSFETs  Wiederstände, etc ...)?

Vielen Dank

Smarti

Autor: TrippleX (Gast)
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Solche Diagramme gibt es doch in den Datenblättern der Hersteller, 
gleichzeitig lässt sich irgendwo eine Angabe finden wie "maximum pulse 
current" oder man kann entsprechende Diagramme finden.

Die grenzen liegen in den Aufbau bzw. in der Schaltung.
Zum Beispiel ob die Parasitären Induktivität einen so hohen
Pulsstrom überhaupt ermöglichen, ob der Halbleiter entsprechend gekühlt 
ist,
Bauform des entsprechenden Teiles,Umgebungstemperatur..
etc.. . Worum geht es dir speziell? Oder war das eine 'einfach mal so'
Frage? ;)

Liebe Grüße
Pascal

Autor: smarti (Gast)
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Hallo Pascal,

mir geht's wie oben schon angedeutet, darum ob ich eine Diode einsetzen 
kann mit Peak Strom 3A / 100ms, aber für die Schaltung beim Einschalten 
5A / 200us zieht.

Wenn man die (Verlustleistung)Leistung betrachtet scheint dies kein 
Unterschied zu machen:

3A / 100ms = 30A / 10ms

Darüber hinaus hab ich auch Bauteile bei denen das Datenblatt sich über 
den Impulsstrom ausschweigt z.B. Widerstände.

Deswegen würde mich das generell noch interessieren ob ich für einen 
Puls die Spezifikationen überschreiten kann, gibt es z.B. eine 
Faustformel o.ä.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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smarti schrieb:
> im Datenblatt ist als Peak Strom 3A / 100ms spezifiziert.
> Kann ich praktisch auch z.B. 30A in 10ms schalten?
> Theoretisch wäre das die selbe Leistung!

Eher nicht. Da im Diodenmodell auch ein Widerstand ist wird die Leistung 
irgendwo zwischen linear und quadratisch wachsen.
Außerdem entstehen Hotspots und noch andere Effekte.

=> Daher im Datenblatt nach dem Impulsstrom schauen.

Autor: Michael O. (mischu)
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Poste mal den Link zum Datenblatt.

Für die Beantwortung der Frage ist ein thermisches Modell von nöten. In 
Datenblättern von diskreten Bauteilen gibt es meist am Ende ein Diagramm 
das die transiente Belastung (Strom über Einschaltdauer) aufzeigt.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  smarti (Gast)

>Eine Diode wird in Microsekunden geschalten, im Datenblatt ist als Peak
>Strom 3A / 100ms spezifiziert.

>Kann ich praktisch auch z.B. 30A in 10ms schalten?

Nein.

>Theoretisch wäre das die selbe Leistung!

Nein. Entscheidend ist bei solchen Sachen die Wärmekapazität des ICs. 
Und der massgebliche Wert ist der I^2t Wert, also das Integral über den 
Strom^2 über die Zeit. Bei Thyristoren und anderen Leistungshalbleitern 
gibt es da immer einen Wert im Datenblatt, welcher nicht überschritten 
werden darf.

MFG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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Nimm eine Suchmaschine gib Datenblatt und Deinen Typ ein.

Je nach Temperatur und Kühlung werden die realen Werte auch viel kleiner 
sein.

Ein Bauelement, was an der Grenze betrieben wird, hat selten ein langes 
Leben. Wer dann 1000 km fahren muß, um eine defekte Diode auszutauschen, 
weiß dann auch, daß er keine 10 Cent gespart hat.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  oszi40 (Gast)

>Je nach Temperatur und Kühlung werden die realen Werte auch viel kleiner
>sein.

Bei Pulslasten spielt die Kühlung in erster Linie KEINE Rolle, weil die 
Wärme vom Chip selber aufgenommen werden muss und kurzzeitig NICHT an 
den Kühlkörper abgegeben werden kann.

MFG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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@Falk: Dann unterscheide bitte auch genau ob es ein einmaliges Ereignis 
oder ein zyklisches ist.

Ob z.B. ein Relais 1x am Tag eine Abschaltspannung erzeugt oder ein 
Impuls Sekunden-Takt die Bonddrähte leuchten lässt, ist ein kleiner 
Unterschied.

Autor: Michael_ (Gast)
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>mir geht's wie oben schon angedeutet, darum ob ich eine Diode einsetzen
>kann mit Peak Strom 3A / 100ms, aber für die Schaltung beim Einschalten
>5A / 200us zieht.
Wenn du basteln willst, dann kann es gehen. Aber wenn du eine 
produktionsreife Lösung suchst, geht das nicht. Das Risiko ist zu hoch.

Autor: Smarti (Gast)
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@Falk

meine recherchen gehen in diese Richtung I²t-Wert, heute bin ich auf 
folgende Aussage gestoßen:

>Die Stromgrenze ist die Stromstärke, bis zu der insbesondere die
>Bond-Drähte kurzzeitig belastbar sind und liegt bei einem Vielfachen des
>Nennstromes. Es kann auch die Schaltung in Abhängigkeit vom I2t-Wert >festgelegt 
werden. Der I2t-Wert entspricht der dynamisch aufgenommenen >Wärmemenge der Chips 
der Halbleiterschaltelemente. Der Grenzwert hängt von >der für den Halbleiter 
jeweils typischen Wärmekapazität des Chipvolumens
>und deren maximal zulässiger Temperatur ab.

Ich werde jetzt eine Versuchsreihe starten...

Autor: Michael_ (Gast)
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Das sind doch allgemeine Betrachtungen. Werde doch bitte konkret, um was 
für ein Bauteil es sich handelt und wie die Impulsfolge aussieht.
Dazu kommt noch, das du ein Ersatzschaltbild mit C und L erstellen und 
berechnen mußt.
Dies wird in der Regel mit den Vierpolparametern gemacht.
3A/100mS, 30A/10mS, 300A/1mS, 3000A/0,1mS ??????

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