Zuverlässigkeit von Systemen der Leistungselektronik

Abstract:
Die Einsatzgebiete leistungselektronischer Komponenten erstrecken sich heute von der Gebäudetechnik über die Industrieautomatisierung bis hin zu Verkehrssystemen. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit unterscheiden sich je nach Einsatzgebiet erheblich. Ausgehend vom mechanischen Aufbau von Bauelementen der Leistungselektronik werden deren thermische Eigenschaften mit einem thermischen Modell formuliert. Für einen praktischen Anwendungsfall aus dem Bereich der Industrieautomation erfolgt eine Analyse der Temperaturverläufe im Bauelement, anhand derer dann eine Abschätzung der Lebensdauer vorgenommen werden kann. Die wichtigste Einflussgröße auf die Ausfallmechanismen ist die Beanspruchung von stofflichen Materialverbindungen durch häufige Temperaturwechsel. Neben Verbesserungsmöglichkeiten am internen mechanischen Aufbau des Leistungsbauelements kann der Eintrag von Verlustleistung in den Leistungshalbleiter gezielt beeinflusst und so der Temperaturverlauf geglättet werden.