Meilensteine der Elektronik

Vom Selen zum Siliziumkarbid: Historie der Leistungselektronik

Seite: 2/4

Anbieter zum Thema

Vom Gleichrichter zum Schalter moderner Leistungselektronik

Greenleaf Whittier Pickard erhält 1906 das erste Patent auf eine Diode auf Siliziumbasis. Der gleichrichtende Effekt von Halbleiter-Metallkontakten wurde bereits in den 1920ern in Kupfersulfid/Kupfer-Gleichrichtern genutzt. In den späten 1920ern entwickelte Ernst Presser in Deutschland den Selengleichrichter, aber erst 1939 war es Walter Shottky, der die Theorie und die physikalischen Zusammenhänge hinter diesem Prinzip verstanden und beschrieben hat.

Die Entwicklung der modernen Leistungselektronik macht von hier an Sprünge etwa im 10-Jahres-Rhythmus: 1947 entwickeln Bardeen, Shockley und Brattain den ersten Transistor, eine Arbeit für die sie kurz darauf den Nobelpreis erhielten. Bereits 1950 taucht in den USA der Begriff „Power Electronics“ auf. 1957 folgt von Shockley, Ebers und Moll der erste Thyristor.

Dieses Bauelement erlaubt die Kontrolle größerer Ströme unter Verwendung von Halbleitern und hat bis heute in der Bauform von Scheibenzellen für Hochleistungsapplikationen einen festen Platz am Markt. Auch in kleineren Leistungen findet es sich bis heute in Dimmern und Motorstartgeräten.

Der Nachteil, dass das Bauelement nur mit erheblichem Aufwand auszuschalten ist führt zur Entwicklung von speziellen abschaltbaren Varianten wie dem Integrated-Gate-Commutated Thyristor (GTO) oder dem MOS-Controlled Thyristor (MCT).

Beide sind heute vom Markt so gut wie verschwunden; dennoch ist der Thyristor bei weitem keine Technik von gestern. Eine einzigartige Entwicklung bezüglich des Thyristors stellen die mit einem Lichtimpuls einschaltbaren Thyristoren dar. Der Light-Triggered-Thyristor (LTT) als prominenter Vertreter seiner Gattung in der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) eliminiert durch den Einsatz von Licht als Steuergröße die Unsicherheit der auf unterschiedlichen Leitungslängen basierenden Laufzeiten; er wurde 1997 vorgestellt.

Der Japaner Yamagami beschreibt 1968 einen 4-Schicht-Halbleiter der von einer MOSFET-Struktur kontrolliert wird und liefert damit die Vorlage für den ersten, 1982 von Jayant Baliga vorgeführten Insulated Gate Bipolar Transistor – den IGBT. Dieser Schalter wird zum Rückgrat der modernen Leistungselektronik obwohl die ersten Vertreter seiner Art noch unter parasitären Effekten leiden, die ihm aber schnell aberzogen werden können.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:45725260)