Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT vs SiC, Spannungs- und Stromüberschießen beim Schalten


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von Olaf (Gast)


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Hallo,

ich habe eine rein theoretische Frage.

Ich habe mich die letzte Zeit mit Ein- und Ausschaltverlusten von 
Leistungsschaltern beschäftigt.

Mir ist aufgefallen, dass bei den bebilderten Messergebnissen der IGBT 
immer ein schlechteres Schaltverhalten aufweist.
Beim Einschalten schwingt der Strom betragsmäßig deutlich mehr als beim 
SiC-Mosfet und beim Ausschalten ist es die Spannung.

Mir ist klar, dass es was mit dem Aufbau zu tuen haben muss,

Hat dieser Effekt einen Namen unter dem ich bessere Literatur finde?

Einen schönen Abend
Olaf

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Olaf schrieb:
> Ich habe mich die letzte Zeit mit Ein- und Ausschaltverlusten von
> Leistungsschaltern beschäftigt.

Real, oder in der Theorie?

von 123456789 (Gast)


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Du kennst die Unterschiede (Nichtidealitäten) der Transistortypen?

von Falk B. (falk)


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Olaf schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe eine rein theoretische Frage.
>
> Ich habe mich die letzte Zeit mit Ein- und Ausschaltverlusten von
> Leistungsschaltern beschäftigt.
>
> Mir ist aufgefallen, dass bei den bebilderten Messergebnissen der IGBT
> immer ein schlechteres Schaltverhalten aufweist.

Naja, definiere "schlecht". Lamgsamer? Mehr Verluste?

> Beim Einschalten schwingt der Strom betragsmäßig deutlich mehr als beim
> SiC-Mosfet und beim Ausschalten ist es die Spannung.

Wo denn? Wo ist das dargestellt? Sind das reale Messungen oder nur 
Prinzipdarstellungen?

> Mir ist klar, dass es was mit dem Aufbau zu tuen haben muss,

So klar ist das gar nicht.

> Hat dieser Effekt einen Namen unter dem ich bessere Literatur finde?

Prinzipiell kann man jeden Transistor beim Schalten zu Klingeln 
(Schwingen) bringen, den einen einfacher, den anderen schwerer. Und eben 
auch sauber schalten lassen. Wo das gerade bei SEHR schnellen SiC 
Bauteilen deutlich sportlicher ist. Der Preis des schnellen Schaltens 
und der niedrigeren Verluste ist die EMV.

von Olaf (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo,

ich finde, dass man es im "SiC Power Devices and Modules
Application Note" ganz gut sehen kann, ich hab euch das betreffende Bild 
mal oben angehängt.


Was ich bisher gelesen habe:
Beim IGBT werden beim Einschalten Minoritätsträger in die Driftregion 
injiziert, beim Ausschalten müssen die erst wieder rekombieren.
Man kann das nicht wie beim Bipolartransistor beschleunigen, weil man an 
den PNP, der vom FET angesteuert wird, nicht hinkommt.
Das ist in dem Bild beim Abschalten durch das langsame Absinken des 
Kollektorstroms zu sehen.

Beim MOSFET übernehmen die Stromleitung die Majoritätsträger, was 
schnelleres schalten ermöglicht, dafür aber eine schlechtere 
Stromleitung.


Das wirft für mich eine Reihe neuer Fragen auf.

Die Minoritätsträger sind beim PNP von diesem IGBT Elektronen und beim 
Mosfet vom N-Kanal Typ Löcher?
Wenn man einen NPN im IGBT hätte, wären dann die Minoritätsträger 
Löcher?
Beim P-Kanal dann Elektronen?

Falls ich im Physikunterricht richtig aufgepasst hatte, dachte ich 
immer, es wäre genau umgekehrt.


Kann es sein, dass diese krassen Überschwinger beim IGBT auf die 
langsame Bodydiode zurückzuführen sind?


Grüße
Olaf

von Moritz Z. (Gast)


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Wo hast du denn das Zeug mit dem PNP und so her?

von Alex (Gast)


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Der Überschwinger beim Strom im Einschaltmoment lässt sich auf die 
Freilaufdiode zurückführen, weil sie höchstwahrscheinlich keine Schottky 
Barrier Diode ist, sondern eine gewöhnliche Silizium Leistungsdiode, die 
eine ordentliche Reverse Recovery Charge hat.
Das ist ganz normal.

Beim Einschalten des SiC Mosfets wird eine SBD verwendet.

Insofern ist es ein Vergleich zwischen Äpfel und Birnen.

von Alex (Gast)


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Nachtrag:
Der IGBT Überschwinger beim Strom ist die Kombination Si IGBT + Si 
Diode.

Der SiC Mosfet ist in Kombination mit SiC SBD

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