Erster Hochleistungs-Thyristor mit optischer Zündung von Infineon vorgestellt

Data

Seit Mai 2015 hat der Hersteller Infineon sein Produktsortiment um einen neuartigen Hochleistungs-Thyristor erweitert, der mit Licht gezündet wird und über eine Vielzahl integrierter Schutzfunktionen verfügt. Die optische Zündung der Neuentwicklung kommt ohne einen externen elektrischen Impulsgeber aus und hilft so dabei, die Energiekosten langfristig zu senken. Das neue Produkt mit einer Größe von 6-Zoll soll planmäßig ab Anfang 2016 in die Serienproduktion gehen.

Thyristoren – Funktion und Anwendung

Thyristoren sind Halbleiterbauelemente aus der Elektrotechnik und eigenen sich hervorragend für die Regelung hoher Ströme sowie Spannungen. Sie werden hier besonders geschätzt, da sie im Vergleich zu Konvertern auf IGBT-Basis weniger Energie beim Einschalten verlieren und eine bessere symmetrische Sperrfähigkeit aufweisen. Im Wesentlichen besteht ein Thyristor aus vier oder mehr Halbleiterschichten, die eine wechselnde Dotierung aufweisen. Thyristoren sind im Ausgangszustand nichtleitend und werden durch Anregung – in der Regel mit Hilfe eines elektrischen Impulses – in einen leitenden Zustand versetzt. Nach dem Einschalten bleibt das Halbleiterbauelement solange im leitenden Zustand, bis es zur einer Unterschreitung eines Mindeststroms – dem sogenannten Haltestrom – kommt. Die Neuentwicklung von Infineon benutzt für das Einschalten des Thyristors keinen elektrischen Impuls, sondern verwendet die elektromagnetischen Wellen des Lichtes für den Zündungsvorgang. Auf diese Weise kann auf eine elektrische Trigger-Schaltung im Außenbereich des Bauteils verzichtet werden. Thyristoren werden heute in einem breiten Leistungsspektrum produziert und kommen als kleinste Ausführung in vielen Haushaltsgeräten vor, um beispielsweise die Drehzahl zu regulieren. Hochleistungs-Thyristoren werden unter anderem in lastgeführten Wechselrichtern und in den Pulswechselrichtern großer elektrischer Bahnen verbaut.

Die Vorteile des Infineon Hochleistungs-Thyristor und seine Einsatzgebiete

Neben der bereits erwähnten optischen Zündung, verfügt der neue Thyristor von Infineon über eingebaute Schutzmechanismen, wie Überspannungsschutz, div/dt-Absicherung und einen Schutz gegen Vorwärtspannungs-Transienten in der Recovery-Zeit. Diese integrierten Schutzmaßnahmen minimieren die Anzahl der notwendigen externen Vorrichtungen. In Kombination mit dem Wegfall der elektrischen Trigger-Schaltung durch die lichtgesteuerter Zündung, wird so eine kompakte Bauweise des Thyristors ermöglicht. Auf diese Weise wird neben den Energiekosten auch der Designaufwand während der Planung reduziert. Mit einer Reverse-Sperrspannung von maximal 9,5kV und der Fähigkeit, Gleichströme mit einer Stromstärke von bis zu 6,25 A zu führen, ist der lichtgezündete Thyristor für die Verbindung großer Versorgungsnetze mit abweichender Frequenz besonders gut geeignet. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Implementierung in Übertragungsnetze mit hoher Gleichspannung. Mit diesen Eigenschaften ist der neuartige Thyristor von Infineon in der Lage, Entwicklern eine große Bandbreite von Anwendungsmöglichkeiten mit nur einem einzigen Bauteil zu liefern. Für die Zukunft arbeitet Infineon bereits an lichtgesteuerten Thyristoren mit Abmessungen von 4- und 5-Zoll, die noch mehr Flexibilität beim Design ermöglichen sollen.

 

Imagefilm Infineon