Nach Funktion, Spannungs- und Stromtragfähigkeit skalierbares leistungselektronisches Bauelement
Einleitung / Abstract
Es geht um ein leistungselektronisches Bauelement mit verbesserter Skalierbarkeit für unterschiedliche Anwendungen. Es kann die Spannungs- und die Stromtragfähigkeit durch entsprechende interne Verschaltung skaliert werden. Weiterhin kann die Funktion, ob als steuerbarer Schalter oder Diode und mit welchen Eigenschaften dieses Elements, durch Auswahl des funktionsbestimmenden Chips gewählt werden, ohne Rücksicht auf deren Sperrvermögen nehmen zu müssen. LHL-Hersteller können je nach Kundenwunsch in einem Gehäusetyp die Funktion durch Auswahl der Funktionsbestimmenden Chips, die Sperrfähigkeit durch die Anzahl der in Reihe geschalteten Chips und die Stromtragfähigkeit durch die Anzahl der parallelen Zweige realisieren.Hintergrund
Die Leistungshalbleiter (LHL), die auch als leistungselektronische Bauelemente bezeichnet werden können, werden häufig in Modulgehäusen hergestellt. Darin sind zumeist mehrere LHL-Chips in einem Modulgehäuse angeordnet. Insbesondere aus GaN werden LHL nach dem Funktionsprinzip des High Electron Mobility Transistors (HEMT) hergestellt. Da diese ohne Steuerspannung leiten (normal-an), ist ihr Einsatz in leistungselektronischen Geräten kritisch, da es bei Ausfall der Steuerspannung oder beim Ein- und / oder Ausschalten des Geräts zu einem Kurzschluss kommen kann. Deshalb werden diese teilweise zusammen mit einem Si-MOSFET (normal-aus) als einfache Kaskode verschaltet.
Problemstellung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für ein leistungselektronisches Bauelement anzugeben, bei dem die Skalierbarkeit für unterschiedliche Anwendungen verbessert ist.Lösung
Es kann die Spannungs- und die Stromtragfähigkeit durch entsprechende interne Verschaltung skaliert werden. Weiterhin kann die Funktion ob als steuerbarer Schalter oder Diode und mit welchen Eigenschaften dieses Elements durch Auswahl des funktionsbestimmenden Chips gewählt werden ohne Rücksicht auf deren Sperrvermögen nehmen zu müssen. Die Sperrfähigkeit wird durch in Reihe schal-ten der erforderlichen Anzahl von selbstleitenden FETs oder HEMTs (TS1 bis TS3 in Abb. 1) aus ggf. neuen LHL-Werkstoffen realisiert. Hierzu können Chips benutzt werden die mit hoher Ausbeute gefertigt werden können oder sogar solche deren einzelne Sperrspannung für die Verwendung als alleiniger LHL nicht reichen würde und sonst Ausschuss wären. Da hier die selbstleitende Eigenschaft von HEMTs nicht stört sondern sogar vorteilhaft ist bedarf es auch keinerlei zusätzlicher Prozessschritte bei deren Herstellung um eine selbstsperrende Eigenschaft zu bewirken. Die Stromtragfähigkeit wird durch das Parallelschalten der erforderlichen Anzahl von Superkaskoden erreicht. Die Skalierbarkeit hinsichtlich Spannung und Strom wird also mit denselben Chips erreicht.Vorteile
Anwendungsbereiche
Anwendungsgebiet ist die moderne Leistungshalbleitertechnik, Schaltelemente für die Energietechnik, Sperrspannung über 600 V.Sie können dieses Fenster schließen. Ihre Suchergebnisse finden Sie in dem vorherigen Fenster