Was ist ein Leistungshalbleiter?
Leistungshalbleiter sind Halbleiter, die große Ströme und hohe Spannungen verarbeiten können, ohne zusammenzubrechen.
Wie der Name schon sagt, haben Halbleiter sowohl die Eigenschaften von Leitern als auch von Isolatoren und werden zur Gleichrichtung von Strom, zur Verstärkung von Signalen und zum Schalten von Strom verwendet.
Gewöhnliche Halbleiter sind für kleine Spannungen ausgelegt. Beim Umgang mit großen Spannungen führt die im Inneren der Geräte erzeugte Wärme daher zu einer Erwärmung des Geräteinneren, was zu Fehlfunktionen führen kann. Leistungshalbleiter verfügen jedoch über eine eingebaute Technologie, um diese effizient zu handhaben.
Anwendungen von Leistungshalbleitern
Während die in PCs und anderen Geräten verwendeten Halbleiter durch Anlegen von Spannung Daten aufzeichnen und berechnen, werden Leistungshalbleiter hauptsächlich zur Steuerung und Versorgung mit Energie und zur Verarbeitung großer Spannungen und Ströme eingesetzt.
Daher werden Leistungshalbleiter in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Haushaltsgeräten wie Fernsehern und Klimaanlagen bis hin zu Kraftfahrzeugen, Eisenbahnen und Stromerzeugungsanlagen.
Gegenwärtig ist die Industrieausrüstung der Hauptanwendungsbereich, aber da Umwelt, Energie und automatisiertes Fahren immer mehr Aufmerksamkeit auf sich ziehen, wird erwartet, dass in Zukunft immer mehr Leistungshalbleiter in den Energie- und Automobilsektor geliefert werden.
Funktionsweise von Leistungshalbleitern
Die Hauptfunktion von Leistungshalbleitern besteht darin, große Spannungen und Ströme zu steuern und zu liefern.
Je nach Hersteller geht man davon aus, dass sie einen Nennstrom von etwa 1 A oder mehr bewältigen.
Leistungshalbleiter funktionieren auf vier Arten:
- Die erste ist die eines Wandlers. Der Strom, der aus dem Kraftwerk fließt, ist Wechselstrom, aber die Geräte arbeiten mit Gleichstrom, so dass der Wandler im Gerät diese Umwandlung vornimmt.
- Der zweite ist der Wechselrichter. Der Wechselrichter wandelt den umgewandelten Gleichstrom wieder in Wechselstrom um. Dieser Wechselrichter steuert den Motor des Geräts oder Verbrauchers.
- Der dritte ist der Frequenzumrichter. Bei den heutigen allgemeinen Haushaltsgeräten spielt dies keine große Rolle, aber einige Industriegeräte und Elektrowerkzeuge können nur mit bestimmten Frequenzen arbeiten, die von Leistungshalbleitern im Gerät umgewandelt werden.
- Der vierte ist ein Regler. Diese dienen zur Stabilisierung der Gleichspannung. Regler werden eingesetzt, weil die aus Wechselstrom umgewandelte Gleichspannung instabil ist.