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Leistungshalbleiterbauelemente5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Lothar Frey Lehrende:
Lothar Frey
Startsemester: |
WS 2011/2012 | Dauer: |
1 Semester |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. |
Lehrveranstaltungen:
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Leistungshalbleiterbauelemente
(Vorlesung, 2 SWS, Tobias Erlbacher, Mo, 10:15 - 11:45, 0.111)
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Übung zu Leistungshalbleiterbauelemente
(Übung, 2 SWS, Tobias Erlbacher, Di, 8:15 - 9:45, 0.111)
Inhalt:
In nahezu allen Feldern der Elektrotechnik, von der Energieerzeugungs- und Übertragungstechnik über die Kfz- und
Industrieelektronik bis hin zu Geräten der Konsumelektronik und Datentechnik kommen heute leistungselektronische
Systeme zum Einsatz. Dies ist nur möglich durch die Verfügbarkeit einer großen Palette unterschiedlicher aktiver
Leistungshalbleiterbauelemente und Smart-Power ICs für typische Leistungen von < 1 W bis > 1 MW bei
Spannungsfestigkeiten von 10 V bis 10 kV bzw. Stromtragfähigkeit der Bauelemente von 0.1 A bis > 3 kA. In der
Vorlesung werden die Grundlagen zum Verständnis dieser Bauelemente sowie die unterschiedlichen technischen
Realisierungsformen behandelt. Die Vorlesung beginnt mit einer detaillierten Darstellung der für alle Leistungshalbleiterbauelemente maßgeblichen
bauelementphysikalischen Grundphänomene, die die Spannungsfestigkeit im ausgeschalteten Zustand, Spannungsabfall und
Stromtragfähigkeit im eingeschalteten Zustand und Schaltdynamik beim Umschalten vom eingeschalteten in den
ausgeschalteten Zustand und umgekehrt bestimmen. Darauf aufbauend werden Grundprinzip, technische Ausgestaltung,
Herstellungsverfahren und typische Leistungsdaten der wichtigsten Bauelementklassen behandelt. Neben der Diskussion der
"klassischen" Leistungshalbleiterbauelemente Hochspannungsdiode, Thyristor, GTO und Bipolarer Leistungstransistor wird
ausführlich auf moderne MOS-gesteuerte Leistungshalbleiterbauelemente
wie Leistungs-MOSFETs und IGBTs eingegangen. Aktuelle Entwicklungstrends werden diskutiert. Über Smart-Power ICs, das sind monolithisch integrierte Schaltkreise, bei denen zusammen mit informationsverarbeitenden Schaltungen auch typische leistungselektronische Schaltungen auf einem Chip integriert sind, wird ein kurzer Überblick gegeben. Die ausführliche Behandlung von Technologien und Bauelementen zur Herstellung von Smart-Power ICs ist Gegenstand der Vorlesung Smart-Power Technologien im SS.
Die Vorlesung Leistungshalbleiterbauelemente bietet das Bauelementegrundwissen für die Vorlesungen "Elektrische Antriebstechnik I + II" und "Leistungselektronik", "Schaltnetzteile", und "Pulsumrichter für elektrische Antriebe".
Literatur:
- E. Spenke, pn-Übergänge, Springer, 1979
W. Gerlach, Thyristoren, Springer, 1981
J. P. Stengl, J. Tihanyi, Leistungs MOS-FET-Praxis, Pflaum Verlag, 1992
B. J. Baliga, Semiconductor Power Devices, PWS Publishing Company, 1995
B. Murari, F. Bertotti, G. A. Vignola (Eds.), Smart Power ICs, Springer, 1996
D. A. Grant, J. Gowar, Power MOSFETs, Theory and Applications, Wiley, 1989
D. Schröder, Elektrische Antriebe 3, Leistungselektronische Bauelemente, Springer, 1996
V. Benda, J. Gowar, D. A. Grant, Power Semiconductor Devices, Wiley, 1999
Weitere Informationen:
Schlüsselwörter: Smart Power Leistungsbauelemente Halbleiter
www: http://www.leb.eei.uni-erlangen.de
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Vertiefungsmodule Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Leistungselektronik | Kernmodule Leistungselektronik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Vertiefungsmodule Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Leistungselektronik | Kernmodule Leistungselektronik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Studienrichtung Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Vertiefungsmodule Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Studienrichtung Leistungselektronik | Kernmodule Leistungselektronik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | Wahlpflicht- und Wahlmodule | Wahlpflichtmodule | Katalog | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Mechatronik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | Wahlpflicht- und Wahlmodule | Wahlpflichtmodule | Katalog | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtmodule | Katalog | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik | Leistungshalbleiter-Bauelemente)
Studien-/Prüfungsleistungen:
- mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Erstablegung: WS 2011/2012, 1. Wdh.: SS 2012, 2. Wdh.: keine Wiederholung
- Termin: 09.10.2013
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