Leistungshalbleiter

Leistungshalbleiter (auch "elektronische Ventile"^[1]) sind Halbleiterbauelemente, die in der Leistungselektronik für das Steuern und Schalten hoher elektrischer Ströme und Spannungen ausgelegt sind (mehr als 1 Ampere und Spannungen von mehr als etwa 24 Volt). Die Obergrenze der Größe sind jeweils mehrere Tausend Ampere und Volt.

Dazu werden angepasste Varianten normaler Halbleiterbauelemente benötigt, da hohe Ströme und Spannung diese zerstören würden. Verwendet werden vornehmlich folgende Bauelemente:^[2]

• Leistungsdioden sind Schaltelemente, die den Strom prinzipiell nur in einer Richtung oder nur oberhalb eines bestimmten Spannungswertes durchfließen lassen. Sie werden häufig in Gleichrichter-Schaltungen verwendet.
• Thyristoren (kurz und im englischen auch genannt: GTO, "Gate-Turn-Off" oder SCR, "Silicon-Controlled-Rectifier")^[3] sind Schaltelemente, die den Schaltpunkt durch eine steuerbare Spannung an einer Steuerelektrode beliebig und flexibel einstellen lassen. Sie sind neben dem Gleichrichter die typischsten Bauteile der Leistungselektronik. Sie haben die vielfältigsten Anwendungen zum Schalten, Steuern und Regeln.
• Triacs sind zwei Thyristorelemente in einem Bauteil, die gegenläufig parallelgeschaltet sind und gemeinsam gesteuert werden. Mit Triacs werden vor allem Wechselströme gesteuert und geschaltet.
• Leistungs-MOSFETs und IGBT-Bauteile sind Transistoren mit besonderen Schalt- und Leistungseigenschaften aufgrund ihrer atomaren Halbleiterstruktur.

1. ↑ Manfred Michel: Elektronische Ventile. In: Leistungselektronik. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-15983-1, S. 27–78, doi:10.1007/978-3-642-15984-8_3 (springer.com [abgerufen am 12. Dezember 2022]). 
2. ↑ Robert W. Erickson, Dragan Maksimović: Switch Realization. In: Fundamentals of Power Electronics. Springer International Publishing, Cham 2020, ISBN 978-3-03043879-1, S. 67–133, doi:10.1007/978-3-030-43881-4_4 (englisch, springer.com [abgerufen am 12. Dezember 2022]). 
3. ↑ Joachim Specovius: Thyristoren. In: Grundkurs Leistungselektronik. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2020, ISBN 978-3-658-30398-3, S. 97–112, doi:10.1007/978-3-658-30399-0_5 (springer.com [abgerufen am 12. Dezember 2022]).