Gegenüberstellung verschiedener Halbleiter

[Manuel S. (manuels)]

Hallo zusammen,

im Rahmen einer Arbeit möchte ich eine Gegenüberstellung verschiedener 
Halbleiter vornehmen. Es geht um Gleichrichter in USV-Systemen und warum 
welche Halbleiter in den Gleichrichtern verwendet werden.
Dazu würde ich gerne eine Gegenüberstellung der Verluste und sonstiger 
Vor- und Nachteile von Thyristoren, Bipolartransistoren, MOSFETs und 
IGBTs anstellen.
Allerdings bereit mir die Berechnung der Verluste Probleme. Wie berechne 
ich die Gesamtverluste bei den einzelen Halbleitern ?

Beim Bipolartransistor liest man im Internet oftmals, dass einfach Uce * 
Ic = P gerechnet wird. Dabei werden meiner Meinung nach aber die 
Schaltverluste vollkommen vernachlässigt, das kann doch so nicht richtig 
sein ?

Bei IGBTs konnte ich in Datenblättern recht hilfreiche Angaben dazu 
finden (siehe Anhang).
Wie rechne ich nun aber die Verluste bei unterschiedlichen 
Schaltfrequenzen aus ?
Mein Ansatz wäre bei 10 kHz und Ic = 20A:
Der totale Verlust beträgt pro Schaltvorgang laut Datenblatt 3,5 mJ.
Damit erhalte ich als Verlustschaltleistung:
3,5 Ws * 10000 1/s = 35W
Es fehlen aber noch die Durchlassverluste, hier wäre ich davon 
ausgegangen, dass ein DutyCycle von 50% vorherrscht, also dass zur Hälte 
der Zeit Strom fließt und zur anderen Hälfte eben nicht.
P = Uce(sat) * Ic = 1,5V * 20A = 30W, da aber DC = 50% => P = 15W

Damit erhalte ich für die Gesamtverlustleistung bei 10 kHz P = 50W

Ist dieser Ansatz so korrekt oder mache ich hier grobe Fehler ?
Es geht nicht um einen perfekten Vergleich nur um eine grobe 
Gegenüberstellung.
Wie berechne ich die Gesamtverlustleistung bei den anderen Halbleitern 
wie Thyristor, MOSFET oder Bipolartransistor ?

Ich hoffe auf eure Hilfe.

Mit freundlichen Grüßen
Manuel S.

[Michael B. (laberkopp)]

Manuel S. schrieb:
> Wie berechne ich die Gesamtverluste bei den einzelen Halbleitern ?

Schaltung in LTSpice simulieren, Rechtklick.

Die Berechnung ist nicht so einfach, man muss die Verluste bei leiten, 
und die Verluste beim Umschalten erfassen und addieren.

Manuel S. schrieb:
> Ist dieser Ansatz so korrekt

Zumindest nicht völlig falsch. Aber eben nur eine Annäherung. Auch bei 
Dioden gibt es Schaltverluste, Sperrverzug und umzuladende Kapazität 
stören.

[Stefan F. (Gast)]

Manuel S. schrieb:
> Dabei werden meiner Meinung nach aber die
> Schaltverluste vollkommen vernachlässigt,

Im Prinzip hast du Recht. Allerdings sind die Schaltverluste bei den 
üblichen Frequenzen vernachlässigbar gering - sofern man einstellige 
Prozent Abweichung toleriert.

Bei MOSFET Transistoren sieht das ganz anders aus, denn die haben im 
Vergleich zu Bipolaren Transistoren eine erheblich höhere G-S Kapazität 
(die wie ein Tiefpass wirkt) und auch eine störende Kapazität in der D-S 
Strecke (die wie eine Gegenkoppelung wirkt). Um bei einem MOSFET die 
Schaltverluste vernachlässigen zu können, müsste man mit einem 
unrealistisch starken Treiber arbeiten.

[Manuel S. (manuels)]

Hallo,

danke für eure Antworten.
In diesem Fall ist es dann wohl tatsächlich am besten die Schaltungen zu 
simulieren.
Ich werde das am Wochenende mal probieren und mich noch zurückmelden 
falls es geklappt hat/ es Probleme gibt.

Vielen Dank auf jedenfall schonmal :)

Gruß Manuel