{"id":472,"date":"2024-01-25T20:11:44","date_gmt":"2024-01-25T19:11:44","guid":{"rendered":"https:\/\/mourick.com\/wp\/?page_id=472"},"modified":"2025-11-03T18:38:09","modified_gmt":"2025-11-03T17:38:09","slug":"schwingungen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/mourick.com\/wp\/schwingungen\/","title":{"rendered":"Schwingungen"},"content":{"rendered":"\t\t
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Warum m\u00fcssen parasit\u00e4re Schwingungen<\/i> vermieden werden?<\/b><\/u><\/span><\/h3>
  1. Sie erzeugen EMV Probleme.<\/span><\/li>
  2. Sie erzeugen zu gro\u00dfe unzul\u00e4ssige EMV Emissionen.<\/span><\/li>
  3. Die Grenzen der gesetzlichen Vorschriften werden ggf. \u00fcberschritten!<\/span><\/li>
  4. Sie gef\u00e4hrden den Schalter und die Steuerelektronik selbst.<\/span><\/li>
  5. Ein Redesign eines fertigen Umrichters kostet sehr viel Geld und Zeit.<\/span><\/li><\/ol>

    Es werden vier Typen von parasit\u00e4ren Schwingungen in der Leistungselektronik unterschieden:<\/span><\/p>

    1. PETT-Schwingungen<\/a>, PETT = Plasma Extraction Transit Time.<\/span><\/li>
    2. IMPATT-Schwingungen<\/a>, IMPATT = IMPact Ionization Avalanche Transit Time.<\/span><\/li>
    3. Linearschwingungen<\/a> und<\/span> Ents\u00e4ttigungsschwingungen<\/a>.<\/li>
    4. LC-Schwingungen<\/a>.<\/li><\/ol>

      <\/a>PETT-Schwingungen, PETT = Plasma Extraction Transit Time<\/b><\/u><\/span><\/p>

      Diese Schwingung ist ein Laufzeiteffekt. Am \u00dcbergang von Raumladungszone zu Plasma werden L\u00f6cherpakette erzeugt. Diese\u00a0 wandern mit einer definierten Laufzeit durch die Raumladungszone, modulieren das elektrische Feld und verz\u00f6gern die Spannungs\u00e4nderung \u00fcber das Bauelement. Hierdurch entsteht ein negativer Widerstand.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Die PETT-Schwingung in einer Diode. Simulationsergebnis von<\/span> ADIOS<\/a>.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Schematische Erkl\u00e4rung von dem Schwingungsmechanismus im Halbleiter. Der Zusammenhang zwischen den L\u00f6cherpaketen und dem Feld bei einer PETT-Schwingung. Von rechts nach links wird die Spannung \u00fcber die Diode stetig kleiner.<\/span><\/p>

      <\/a>IMPATT-Schwingungen, IMPATT = IMPact Ionization Avalanche Transit Time<\/b><\/u><\/span><\/p>

      Diese Schwingung ist ebenfalls ein Laufzeiteffekt. Am pn-\u00dcbergang werden bei hoher Feldst\u00e4rke L\u00f6cher- und Elektronenpakete erzeugt. Die Elektronen\u00a0 wandern mit einer definierten Laufzeit durch die Raumladungszone, modulieren das elektrische Feld und verz\u00f6gern die Spannungs\u00e4nderung \u00fcber das Bauelement. Hierdurch entsteht ein negativer Widerstand.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Die Abschaltung einer 8kV-Diode mit einer IMPATT-Schwingung, die hier durch einen R\u00fcckstromabriss angesto\u00dfen wird. Nach der IMPATT-Schwingung setzt eine LC-Schwingung ein. Dieses Simulationsergebnis stammt aus: „Das Abschaltverhalten von Leistungsdioden.“ Dissertation, Berlin 1988 von Paul Mourick. Siehe<\/span> Downloads<\/a>.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Schematische Erkl\u00e4rung von dem Schwingungsmechanismus im Halbleiter. Der Zusammenhang zwischen den Elektronen- paketen und dem Feld bei einer IMPATT-Schwingung. Von links nach rechts wird die Spannung \u00fcber die Diode stetig kleiner.<\/span><\/p>

      <\/a>Linearschwingungen<\/b><\/u><\/span><\/p>

      Linearschwingungen wurden bereits vor mehr als 20 Jahre bei MOSFETs festgestellt. Siehe:<\/span>
      MOSPOWER Applications Handbook, Rudy Severns und Jack Armijos<\/span>
      ISBN 0-930519-00-0 \u00a9 1984 von Siliconix incorporated Santa Clara, California 95054<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Schematische Erkl\u00e4rung von dem Schwingungsmechanismus. Der MOSFET mit seinen parasit\u00e4ren Kapazit\u00e4ten ist eingebettet in einem Netzwerk von parasit\u00e4ren Induktivit\u00e4ten. In Verbindung mit der Steilheit S = dID<\/sub>\/dVGS<\/sub>\u00a0 kann eine schwingungsf\u00e4hige Schaltung schon bei einem einzelnen MOSFET oder IGBT entstehen. Der Gatevorwiderstand Rg<\/sub> hat einen starken Einfluss auf die Schwingungsf\u00e4higkeit.<\/span><\/p>

      <\/a>Ents\u00e4ttigungsschwingungen<\/b><\/u> sind ein nicht linearer Sonderfall von Linearschwingungen. Sie k\u00f6nnen insbesondere w\u00e4hrend eines Kurzschlusses auftreten.<\/span><\/p>

      <\/a>LC-Schwingungen<\/b><\/u><\/span><\/p>

      Sie k\u00f6nnen in folgenden Situationen auftreten:<\/span><\/p>

      1. Beim Abrei\u00dfen des Stromes einer Diode, eines MOSFETs oder eines IGBTs. Es entsteht eine leicht ged\u00e4mpfte Schwingung von der Kapazit\u00e4t im Bauelement (hier im Bild Cce<\/sub>) mit der parasit\u00e4ren Zwischenkreisinduktivit\u00e4t.<\/span><\/li>
      2. Nach einem Abschaltvorgang im Zwischenkreis zwischen Impuls- und Elektrolytkondensatoren.<\/span><\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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        Schematische Erkl\u00e4rung von den Schwingungsmechanismen. Vereinfachte Betrachtung mit zwei Schwingkreisen:<\/span><\/p>

        1. Cce<\/sub> mit Lp<\/sub>+Ln<\/sub>-2M und<\/span><\/div>
        2. C1<\/sub> mit 2*ESL+L1<\/sub><\/span><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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