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Reihenschaltung von SiC MOSFETs

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017038D
Original Publication Date: 1999-Jul-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 14K

Publishing Venue

Siemens

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Manfred Bruckmann: AUTHOR [+4]

Abstract

Um Silizium als Material für Leistungshalbleiter einsetzen zu können, werden für Sperr- spannungen > 100V bipolare Bauelemente benötigt. Bei derartigen Bauelementen wird eine niedrig dotierte Schicht, die zur Aufnahme der Sperrspannung nötig ist, mit Minoritätsla- dungsträgern überschwemmt, die beim Abschalten des Bauelements wieder aus dieser Zone entfernt werden müssen. Das geschieht durch Rekombination oder Extraktion. Nach der Spannungsaufnahme fließt daher ein beim IGBT als Tailstrom bekannter Strom. Bei einer Reihenschaltung mehrerer IGBT kann es aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften der seriengeschalteten Dioden und der unterschiedlichen Tailladungen der seriengeschalteten IGBTs zu gewissen Spannungsasymmetrien kommen.

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Bauelemente

Reihenschaltung von SiC MOSFETs

Idee: Manfred Bruckmann, Nürnberg; Benno Weis, Weisendorf;

Dr. Eric Baudelot, Weisendorf; Dr. Heinz Mitlehner, Uttenreuth

Um Silizium als Material für Leistungshalbleiter einsetzen zu können, werden für Sperr-spannungen > 100V bipolare Bauelemente benötigt. Bei derartigen Bauelementen wird eineniedrig dotierte Schicht, die zur Aufnahme der Sperrspannung nötig ist, mit Minoritätsla-dungsträgern überschwemmt, die beim Abschalten des Bauelements wieder aus dieser Zoneentfernt werden müssen. Das geschieht durch Rekombination oder Extraktion. Nach derSpannungsaufnahme fließt daher ein beim IGBT als Tailstrom bekannter Strom. Bei einerReihenschaltung mehrerer IGBT kann es aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften derseriengeschalteten Dioden und der unterschiedlichen Tailladungen der seriengeschaltetenIGBTs zu gewissen Spannungsasymmetrien kommen.

Zur dynamischen Spannungssymmetrierung einer derartigen Reihenschaltung sind mehrereunterschiedliche Konzepte (passive Beschaltung, aktive Spannungsbegrenzung, Korrekturder Schaltzeitpunkte) bekannt. Eine aktive Spannungsbegrenzung an den Bauelementen derReihenschaltung in Zusammenwirkung mit einer auf minimale Laufzeitunterschiede op-timierte Ansteuerschaltung bietet momentan die bessere Alternative.

Durch den Einsatz von MOSFETs aus Siliziumkarbid (SiC) lassen sich die Effekte der ge-speicherten Ladung vollständig eliminieren, da es sich bei diesen Halbleiterbauelementen umMajoritätsträgerbauelemente handelt. Die Spannungsaufnahme am Halbleiterbauelementergibt sich nur noch durch die Eigenschaften der Ansteuerung und des Bauelements. Sobal...