Leistungshalbleiter

Leistungshalbleiter sind Halbleiter-Bauelemente, die speziell für das Schalten von hohen Strömen und Spannungen entwickelt wurden. Während konventionelle Halbleiter Ströme unter 1 A und Spannungen von bis zu 100 V schalten, sind diese willkürlich gewählten Werte die unteren Grenzwerte für Leistungshalbleiter.


Nach oben hin liegen die derzeit realisierbaren technischen Grenzwerte für Leistungsschalter bei Schaltspannungen von 10 kV und mehr und bei Schaltströmen von mehreren Kilo-Ampere. Daher werden Leistungshalbleiter ausschließlich in der Energie-, Antriebs- und Hochspannungstechnik eingesetzt.

Leistungshalbleiter haben sich seit den 50er Jahren parallel zu konventionellen Halbleitern entwickelt und werden primär durch Vielschicht-Halbleiter gebildet. Die Entwicklung hat vom bipolaren Transistor über den MOSFET und den Thyristor hin zum leistungsstarken Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), zum GTO-Thyristor und dem Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT) geführt.

Arbeitsbereiche von Leistungshalbleitern

Arbeitsbereiche von Leistungshalbleitern

Diese Leistungshalbleiter unterscheiden sich in ihren Schaltspannungen und -strömen, und in ihren Schaltleistungen und -frequenzen. Erstere können bei Thyristoren weit über 10 Mega-Voltampere (MVA), auch IGBTs erreichen durchaus bis 5 MVA und MOSFETs etwa 20 kVA. Je höher die Schaltleistung, desto geringer ist die Schaltfrequenz. Während diese bei Thyristoren unter 1 kHz liegt, steigt sie bei IGBTs auf ca. 100 kHz und bei MOSFETs auf weit über 100 MHz.

Für Leistungshalbleiter gibt es mit dem TO-Leadless-Package ein spezielles Gehäuse mit einer guten Wärmeableitung.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Leistungshalbleiter
Englisch: power semiconductor
Veröffentlicht: 15.12.2016
Wörter: 220
Tags: #Aktive Bauelemente
Links: Gehäuse, GTO (gate turn-off thyristor), Halbleiter, IGBT (insulated gate bipolar transistor), IGCT (integrated gate commutated thyristor)