Leistungselektronik

Der Begriff Leistungselektronik bezeichnet ein großes Teilgebiet der Elektrotechnik, das sich mit Hilfe von Halbleiterbauelementen mit Steuern, Umformen und Schalten von elektrischer Energie befasst. Die Leistungsbereiche sind in der Leistungselektronik nicht fest definiert, sie reichen aber von einem Spannungsbereich von 5 V bis etwa 400 kV und einem Strombereich von 500 mA bis 6 kA. In der Leistungsübertragung reicht der Bereich der übertragbaren Leistung von weniger als einem Watt bei Spannungsreglern, Relais- oder Ventiltreibern bis zu mehreren Gigawatt bei der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ).

In der Antriebstechnik spielt die Leistungselektronik eine wichtige Rolle. In vielen Bereichen werden große Antriebe leistungselektronisch gesteuert oder in der Energieerzeugung werden Frequenzumrichter zur direkten Netzeinspeisung eingesetzt.

Die Leistungselektronik ist ein wichtiges Bindeglied zwischen Energieerzeugung und der Energieanwendung und trägt einen Beitrag dazu, den immer teurer werdenden Rohstoff Energie sparsam einzusetzen.

Bei Bauelementen der Leistungselektronik handelt es sich um Halbleiterbauelemente, die dazu dienen, Strom und Spannungen zu schalten. Häufig verwendet werden: Leistungsdioden, Leistungstransistoren sowohl bipolare Transistoren als auch Feldeffekttransistoren (FET), Leistungs-MOSFET, GTO-Thyristoren, Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT), eine Weiterentwicklung des GTO zur Verringerung des Schaltungsaufwandes, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) und Thyristoren (Diac/Triac).

Bipolare Transistoren und MOSTETs werden in Schaltnetzteilen und Gleichspannungswandlern eingesetzt, GTO-Thyristoren und IGCTs in der Stromrichtertechnik. Die Anforderungen an leistungselektronische Bauelemente sind hohe Sperrspannungen, niedrige Schaltverluste und vor allem hohe Schaltströme.