DE102016223312A1

DE102016223312A1 - Leistungshalbleiterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleiterbaugruppe

Info

Publication number: DE102016223312A1
Application number: DE102016223312.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Apelsmeier; Markus Lang; Johannes Pforr
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Leistungshalbleiterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Transistor (2) und eine Treibereinrichtung (5), welche mit einem Gateanschluss (15) und einem Source- oder Emitteranschluss (13) des Transistors (2) verbunden ist und mittels welcher ein zeitlicher Schaltspannungsverlauf (30) zwischen dem Gateanschluss (15) und dem Source- oder Emitteranschluss (13) zum Schalten des Transistors (2) bereitstellbar ist, wobei der Schaltspannungsverlauf (30) eine Einschaltphase, während welcher der Transistor (2) leitend geschaltet ist, mit einer Einschaltspannung aufweist und/oder eine Ausschaltphase, während welcher der Transistor (2) sperrend geschaltet ist, mit einer Ausschaltspannung aufweist, wobei der Schaltspannungsverlauf (30) einen Einschaltpuls aufweist, welcher der Einschaltphase unmittelbar vorangeht und dessen Spannung größer als die Einschaltspannung ist, und/oder einen Ausschaltpuls aufweist, welcher unmittelbar an die Einschaltphase anschließt und dessen Spannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleiterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Transistor und eine Treibereinrichtung, welche mit einem Gateanschluss und einem Source- oder Emitteranschluss des Transistors verbunden ist und mittels welcher ein zeitlicher Schaltspannungsverlauf zwischen dem Gateanschluss und dem Source- oder Emitteranschluss zum Schalten des Transistors bereitstellbar ist, wobei der Schaltspannungsverlauf eine Einschaltphase, während welcher der Transistor leitend geschaltet ist, mit einer Einschaltspannung aufweist und/oder eine Ausschaltphase, während welcher der Transistor sperrend geschaltet ist, mit einer Ausschaltspannung aufweist.
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Fahrzeugkomponenten mit einer auf einem Transistor basierenden Leistungshalbleiterbaugruppe eingesetzt. Diese dient zum Steuern und Schalten von Energieflüssen in Bordnetzen des Kraftfahrzeugs. Zur Ansteuerung des Transistors, beispielsweise eines MOSFET, ist eine in einem Ansteuerkreis, umfassend einen Gate- und einen Source- bzw. Emitteranschluss, verschaltete Treibereinrichtung vorgesehen, welche zur Vorgabe eines Schaltspannungsverlaufs zum Steuern eines Stromflusses in einem einen Drain- bzw. Kollektoranschluss und den Source- bzw. Emitteranschluss umfassenden Leistungskreis ausgebildet ist.
Da insbesondere in Kraftfahrzeugen große Leistungen und/oder geringere Spannungen bei verhältnismäßig großen Strömen zu schalten sind, ergeben sich die folgenden Anforderungen an einen durch die Leistungshalbleiterbaugruppe realisierten Schaltvorgang: Er soll eine hohe, definierte, durch die Treibereinrichtung vorgebare Änderung des Drain- bzw. Kollektorstroms nach der Zeit aufweisen, wobei gleichzeitig auch die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung im Leistungskreis wohldefiniert sein soll. Wichtig sind ferner geringer Resonanzen im Leistung- und Ansteuerkreis, d.h. geringe parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten und/oder große Dämpfungswerte zur Vermeidung von Schwingungen.
DE 10 2012 217 925 A1 offenbart eine Leistungshalbleitervorrichtungs-Ansteuerschaltung mit einer Leistungshalbleitervorrichtung, die aus einer Halbleiterschaltungsvorrichtung gebildet ist, die einen Strom, der in einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss gespeist wird, auf der Grundlage einer Gate-Spannung steuert, die an einen Gate-Anschluss gelegt wird, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss einen Anschluss auf einer Seite hohen Potenzials und einen Anschluss auf einer Seite niedrigen Potenzials beschreiben, und mit einer Gate-Ansteuerschaltung zur Steuerung der Gate-Spannung.
DE 37 43 866 C1 offenbart eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines Schalttransistors, der zwischen einer Gleichspannungsquelle und einer induktiven Last angeordnet ist, mit einem steuerbaren Pulsbreitenmodulator, der den Schalttransistor ansteuert, und mit einem Spannungsbegrenzungsbauelement, das bei auftretenden Überspannungen ein Einschalten des Transistors bewirkt.
EP 2 774 256 B1 offenbart einen Synchrongleichrichter zur Integration in einer Stromquelle zur Bereitstellung eines Gleichstroms, eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern von Schaltelementen und einer Versorgungsschaltung, wobei eine Platine mit Leiterbahnen und Anschlussflächen für die Aufnahme von elektronischen Bauelementen vorgesehen ist.
Nachteilig an bekannten Leistungshalbleiterbaugruppen ist, dass sich eine Gatekapazität beim Einschalten des Transistors durch ein Ansteigen des Schaltspannungsverlaufs von einer Ausschaltspannung auf eine Einschaltspannung nur sehr träge umlädt, was die Schaltgeschwindigkeit des Transistors begrenzt und unerwünschte Schaltverluste erzeugt. Gleiches gilt umgekehrt für den Fall des Ausschaltens des Transistors durch Absenken der anliegenden Einschaltspannung auf die Ausschaltspannung.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, die Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleiterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Leistungshalbleiterbaugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Schaltspannungsverlauf einen Einschaltpuls aufweist, welcher der Einschaltphase unmittelbar vorangeht und dessen Spannung größer als die Einschaltspannung ist, und/oder einen Ausschaltpuls aufweist, welcher unmittelbar an die Einschaltphase anschließt und dessen Spannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Gatestrom und eine Gate-Source- bzw. Gate-Emitter-Spannung des Transistors im Zeitpunkt des Einschaltens zunächst nur langsam ansteigt. Durch eine parasitäre, source- bzw. emitterseitige Induktivität kann der Gatestrom zusätzlich gehemmt werden, so dass die über der Induktivität abfallende Spannung die Gate-Source- bzw. Gate-Emitter-Spannung zusätzlich verringert. Die zwischen dem Gateanschluss und dem Source- bzw. Emitteranschluss angelegte Einschalt- bzw. Ausschaltspannung steht mithin für einen kurzen Zeitraum nach der Änderung des von der Treibereinrichtung bereitgestellten Schaltspannungsverlaufs nicht vollständig für ein Umladen der Gatekapazität zur Verfügung.
Die Erfindung setzt an diesem Punkt an und schlägt vor, unmittelbar vor der Einschaltphase den Einschaltpuls vorzusehen, dessen Spannung größer als die während der Einschaltphase gehaltene Einschaltspannung ist. Die Treiberschaltung kann mithin einen wesentlich höheren Gatestrom bereitstellen, durch den gleichsam eine größere Gate-Source- bzw. Gate-Ermittler-Spannung bewirkt und der Spannungsabfall über der Induktivität kompensiert wird. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß ein Schaltspannungsverlauf vorgesehen, welcher von der Ausschaltspannung, welche auch negativ sein kann, auf die Spannung des Einschaltpulses ansteigt, wonach der Schaltspannungsverlauf auf die Einschaltspannung absinkt.
Alternativ oder zusätzlich ist im Anschluss an die Einschaltphase ein Ausschaltpuls vorgesehen, welcher kleiner als die Ausschaltspannung, insbesondere negativ, ist. Dadurch kann analog zu den zuvor beschriebenen Vorgängen beim Einschalten die Gatekapazität schneller umgeladen und die Source- bzw. Emitterinduktivität schneller entladen werden. Mit anderen Worten wird ein Schaltspannungsverlauf vorgesehen, der von der Einschaltspannung auf die Spannung des Ausschaltpulses absinkt und wonach der Schaltspannungsverlauf auf die Ausschaltspannung ansteigt.
Die erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbaugruppe realisiert dabei den Vorteil, dass durch das Verwenden der Überspannung des Ausschaltpulses der Schaltvorgang beschleunigt und somit Schaltverluste reduziert werden. Ferner wird durch die definierte Vorgabe des Schaltspannungsverlaufs das Resonanzverhalten und damit auch die elektromagnetische Verträglichkeit der Leistungshalbleiterbaugruppe verbessert. Dadurch können aufwändige Filterarchitekturen eingespart werden, was gleichzeitig mit der Realisierung höherer Schaltgeschwindigkeiten einen erheblichen Kostenvorteil erzielt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe ist die Spannung des Einschaltpulses größer als die maximal zulässige Gate-Source-Spannung oder Gate-Emitter-Spannung des Transistors. Eine solche maximal zulässige Spannung ist definiert als eine Spannung, bei welcher der Transistor im Dauerbetrieb, insbesondere bei einem Betrieb von der Dauer der Einschaltphase, zerstört werden würde. Es wird mithin vorgeschlagen, durch die Treibereinrichtung eine Ausgangsspannung bereitzustellen, welche die maximal zulässige Gate-Source-Spannung bzw. Gate-Emitter-Spannung übersteigt. Die Möglichkeit einer solchen, an sich schädlichen und zu vermeidenden Überspannung ergibt sich aus der Erkenntnis, dass ein Teil der Ausgangsspannung der Treibereinrichtung über der Source- bzw. im Emitterinduktivität abfällt, so dass die während des Einschaltpulses anliegende momentane Gate-Source- bzw. Gate-Emitter-Spannung den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Es kann so die volle Leistungsfähigkeit des Transistors durch Anlegen eines Einschaltpulses, dessen Spannung als Einschaltspannung typischerweise vermieden wird, ausgenutzt werden.
Es wird bei der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe ferner bevorzugt, wenn die Spannung des Einschaltpulses um wenigstens 20 % und/oder höchstens 30 % der Differenz zwischen der Einschaltspannung und der Ausschaltspannung größer als die Einschaltspannung ist. Versuche haben gezeigt, dass bei Verwendung einer derartigen Überspannung eine besonders effiziente Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit erzielbar ist. Weitere untere Grenzen können 30 %, 40 %, 50 %, 60 % oder 70 % der Differenz sein. Weitere obere Grenzen können 250 %, 200 %, 150 % oder 100 % der Differenz sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannung des Ausschaltpulses um wenigstens 20 % und/oder höchstens 300 % der Differenz zwischen der Einschaltspannung und Ausschaltspannung kleiner als die Ausschaltspannung sein. Weitere untere Grenzen können 30 %, 40 %, 50 %, 60 % oder 70 % der Differenz sein. Weitere obere Grenzen können 250 %, 200 %, 150 % oder 100 % der Differenz sein.
Zweckmäßigerweise ist die Dauer des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses kürzer als die Einschaltphase und/oder die Ausschaltphase. Die konkrete Dauer des Ausschaltpulses wird bevorzugt in Abhängigkeit des dynamischen Verhaltens des Transistors, insbesondere in Abhängigkeit seiner Source- oder Emitterinduktivität und/oder seiner Gatekapazität gewählt. Versuche haben ergeben, dass die Dauer des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses bevorzugt wenigstens 1 Nanosekunde und/oder höchstens 500 Nanosekunden beträgt. Weitere untere Grenzen für die Dauer des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses können 2 Nanosekunden, 5 Nanosekunden, 10 Nanosekunden, 20 Nanosekunden, 50 Nanosekunden oder 100 Nanosekunden sein. Weitere obere Grenzen für die Dauer des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses können 450 Nanosekunden, 400 Nanosekunden, 350 Nanosekunden, 300 Nanosekunden, 250 Nanosekunden, 200 Nanosekunden oder 150 Nanosekunden sein.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe ist vorgesehen, dass die Treibereinrichtung eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung aufweist, wobei jede Schaltvorrichtung zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweist, wobei ein Mittelabgriff zwischen den Schaltelementen der ersten Schaltvorrichtung mit dem Gateanschluss und ein Mittelabgriff zwischen den Schaltelementen der zweiten Schaltvorrichtung mit dem Source- oder Emitteranschluss verbunden ist. Die erste und die zweite Schaltvorrichtung sind typischerweise ihrerseits in Reihe geschaltet. Durch eine solche Treibereinrichtung lassen sich, wie im Weiteren noch detaillierter ausgeführt wird, drei Spannungsniveaus als Ausgangsspannung der Treibereinrichtung bereitstellen, von denen ein Spannungsniveau als Einschaltspannung, ein Spannungsniveau als Ausschaltspannung und ein Spannungsniveau als Spannung des Einschaltpulses oder des Ausschaltpulses verwendbar ist. Die vorgeschlagene Treibereinrichtung erweitert mithin bekannte Konzepte einer Treibereinrichtung mit zwei bereitstellbaren Ausgangsspannungen durch die Verwendung von zwei Schaltvorrichtungen in einer Treibereinrichtung. Die Schaltelemente können als Treibertransistoren ausgebildet sein, die zweckmäßigerweise eine wesentlich geringere erlaubte Verlustleistung aufweisen, als der Transistor, den die Treibereinrichtung ansteuert. Insofern kann eine jeweilige Schaltvorrichtung auch als Treiberstufe der Treibereinrichtung aufgefasst werden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn an dem der zweiten Schaltvorrichtung abgewandten Anschluss der ersten Schaltvorrichtung eine erste Spannung anliegt, an den zur Reihenschaltung verbundenen Anschlüssen der ersten und der zweiten Schaltvorrichtung eine zweite Spannung anliegt und an dem der ersten Schaltvorrichtung abgewandten Anschluss der zweiten Schaltvorrichtung eine dritte Spannung anliegt. Die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Spannung können beispielsweise mittels einer Spannungsquelle bereitgestellt werden. Die zweite Spannung kann dem Massepotential der Treibereinrichtung entsprechen. Die Spannungsquellen können Teil der Treibereinrichtung sein. Alternativ kann die Treibereinrichtung Eingangskontakte zum Anschließen entsprechender Spannungsquellen aufweisen.
Insbesondere zur Realisierung des Einschaltpulses kann vorgesehen sein, dass die erste Spannung größer als die zweite Spannung ist, welche größer als die dritte Spannung ist, wobei die Schaltelemente einer jeweiligen Schaltvorrichtung derart komplementär schaltbar sind, dass in einem ersten Schaltzustand die Einschaltspannung als Differenzspannung zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung oder als Differenzspannung zwischen der zweiten Spannung und der dritten Spannung abgreifbar ist und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Spannung des Einschaltpulses als Differenz der ersten Spannung und der dritten Spannung an den Mittelabgriffen abgreifbar ist und/oder in einem dritten Schaltzustand die zweite Spannung an beiden Mittelabgriffen als Ausschaltspannung abgreifbar ist.
Hinsichtlich der Realisierung des Ausschaltpulses wird es bevorzugt, wenn die dritte Spannung größer als die erste Spannung ist, welche größer als die zweite Spannung ist, welche kleiner als die dritte Spannung ist, wobei die Schaltelemente einer jeweiligen Schaltvorrichtung derart komplementär schaltbar sind, dass in einem ersten Schaltzustand die Einschaltspannung als Differenzspannung zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung abgreifbar ist und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Spannung des Ausschaltpulses als Differenz der ersten Spannung und der dritten Spannung an den Mittelabgriffen abgreifbar ist und/oder in einem dritten Schaltzustand die zweite Spannung an beiden Mittelabgriffen als Ausschaltspannung abgreifbar ist.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe weist die Treibereinrichtung mehrere jeweils über ein Schaltelement mit dem Gateanschluss verbindbare Spannungsquellen auf, wobei eine Spannungsquelle die Einschaltspannung und/oder eine Spannungsquelle die Ausschaltspannung und/oder eine Spannungsquelle die Spannung des Einschaltpulses und/oder eine Spannungsquelle die Spannung des Ausschaltpulses bereitstellt. Die Einschaltspannung, die Ausschaltspannung, die Spannung des Einschaltpulses bzw. die Spannung des Ausschaltpulses können mithin durch separate Spannungsquellen bereitgestellt werden. Die Ausschaltspannung kann durch das Massepotential der Leistungshalbleiterbaugruppe realisiert sein. Zweckmäßigerweise sind den oder zumindest einem Teil der Spannungsquellen Dioden nachgeschaltet, welche einen Stromfluss zwischen den Spannungsquellen, der nicht zum Gateanschluss gerichtet ist, unterdrücken.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann die Treibereinrichtung eine Steuereinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges Schaltelement zum Einnehmen der Schaltzustände und/oder zum Realisieren des Schaltspannungsverlaufs anzusteuern. Über diese speziellen Ausführungsformen hinaus sind selbstverständlich auch andere schaltungstechnische Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe möglich. Außerdem ist es denkbar, dass eine Anordnung aus zwei erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppen gebildet ist, wobei die Anordnung durch Verbindung des Source- bzw. Emitteranschlusses eines Transistors mit dem Drain- bzw. Kollektoranschluss des anderen Transistors eine Halbbrücke ausbildet.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe ist dem Gateanschluss bevorzugt wenigstens ein Dämpfungswiderstand vorgeschaltet. Insbesondere im Hinblick auf die zweite Ausführungsform mit der mehrere jeweils über ein Schaltelement mit dem Gateanschluss verbindbaren Spannungsquellen aufweisenden Treibereinrichtung, wird es bevorzugt, wenn jeder Spannungsquelle ein Dämpfungswiderstand zugeordnet ist. Die Dämpfungswiderstände haben die grundsätzliche Funktion, Resonanzen zu dämpfen und so höhere Schaltgeschwindigkeiten und eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit zu erzielen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Über- bzw. Unterspannung durch den Einschaltpuls bzw. den Ausschaltpuls können die Dämpfungswiderstände einen größeren Widerstandswert als bei herkömmlichen Leistungshalbleiterbaugruppen aufweisen. Durch den höheren Widerstandswert wird die Dämpfung von aus parasitären Kapazitäten und Induktivitäten gebildeten Schwingkreisen innerhalb der Leistungshalbleiterbaugruppe verringert.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe kann der Transistor ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) sein. Alternativ kann der Transistor ein Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (IGFET) sein. Der Feldeffekttransistor kann beispielsweise ein Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MISFET), insbesondere ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein. Der Feldeffekttransistor ist bevorzugt auf Basis von Siliziumkarbid ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterbaugruppe ist wenigstens ein weiterer Transistor vorgesehen, zwischen dessen Gateanschluss und dessen Source- oder Emitteranschluss mittels der Treibereinrichtung der Spannungsverlauf bereitstellbar ist. Mithin ist eine einzige Treibereinrichtung vorgesehen, die den Schaltspannungsverlauf an einem jeweiligen Gateanschluss der parallel geschalteten Transistoren bereitstellt. Eine Parallelschaltung von Transistoren ist insbesondere zweckmäßig, wenn der durch die Transistoren zu schaltende Strom auf mehreren Transistoren aufgeteilt werden soll. Bei einer solchen Architektur einer Leistungshalbleiterbaugruppe treten typischerweise aufgrund fertigungsbedingter Abweichungen der Transistoren untereinander Unterschiede in der Stromaufteilung zwischen den Transistoren auf. Daraus resultiert auch eine größere Spannung über der Source- bzw. Emitterinduktivität des Transistors, der die größte Stromsteilheit aufweist. Dieser Spannungsabfall verringert die Gate-Source- bzw. Gate-Emitter-Spannung dieses Transistors. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass die Stromaufteilung bei einer Parallelschaltung mehrerer Transistoren durch die über den Source- bzw. Emitterinduktivitäten abfallenden Spannungen kompensiert wird. Die erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbaugruppe mit mehreren Transistoren weist mithin eine inhärente Gegenkopplung auf, die einen gleichmäßigen Stromfluss durch einen jeweiligen Transistor und damit eine gleichmäßige Auslastung der Transistoren untereinander ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend und eine Fahrzeugkomponente mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe. Bevorzugt ist die Fahrzeugkomponente eine elektrische Stromrichtereinrichtung, beispielsweise ein Gleichspannungswandler, ein Wechselrichter oder ein Frequenzumrichter. Die Fahrzeugkomponente kann in einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verschaltet sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird schließlich erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleiterbaugruppe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Transistor und eine Treibereinrichtung, welche mit einem Gateanschluss und einem Source- oder Emitteranschluss des Transistors verbunden ist und mittels welcher ein zeitlicher Schaltspannungsverlauf zwischen dem Gateanschluss und dem Source- oder Emitteranschluss zum Schalten des Transistors bereitgestellt wird, wobei der Schaltspannungsverlauf eine Einschaltphase, während welcher der Transistor leitend geschaltet ist, mit einer Einschaltspannung aufweist und/oder eine Ausschaltphase, während welcher der Transistor sperrend geschaltet ist, mit einer Ausschaltspannung aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Schaltspannungsverlauf verwendet wird, welcher einen Einschaltpuls aufweist, welcher der Einschaltphase unmittelbar vorangeht und dessen Spannung größer als die Einschaltspannung ist, und/oder einen Ausschaltpuls aufweist, welcher unmittelbar an die Einschaltphase anschließt und dessen Spannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.
Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, so dass auch mit diesen die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbaugruppe;
2 Diagramme elektrischer Größen über die Zeit während des Betriebs der in 1 gezeigten Leistungshalbleiterbaugruppe;
3 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Leistungshalbleiterbaugruppe;
4 ein Diagramm elektrischer Größen über die Zeit während des Betriebs der in 3 gezeigten Leistungshalbleiterbaugruppe;
5 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Leistungshalbleiterbaugruppe mit mehreren Transistoren; und
6 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leistungshalbleiterbaugruppe 1, umfassend einen Transistor 2 und eine über Dämpfungswiderstände 3, 4 mit diesem verbundene Treibereinrichtung 5. Die Leistungshalbleiterbaugruppe 1 wird mittels einer Betriebsspannung 6 in Höhe von beispielsweise 280 Volt betrieben, wobei dem Transistor 2 am hohen Potential eine Freilaufdiode 7 und eine mit dieser parallel geschaltete Induktivität 8 vorgeschaltet sind.
Der Transistor 2 ist als Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (IGFET), beispielsweise als Leistung-MOSFET, ausgebildet und weist ein Drain 9, eine Source 10 und ein Gate 11 auf. Ein Drainanschluss 12 des Transistors 2 ist dabei mit der Freilaufdiode 7 und Induktivität 8, ein Sourceanschluss 13 des Transistors 2 mit dem Dämpfungswiderstand 4 und mit einer Masse 14 und ein Gateanschluss 15 des Transistors 2 mit dem Dämpfungswiderstand 3 verbunden. Eine parasitäre Sourceinduktivität 16 ist zwischen der Source 10 und dem Sourceanschluss 13 gezeigt.
Die Treibereinrichtung 5 stellt eine Ausgangsspannung 17 bereit, die über die Dämpfungswiderstände 3, 4 zwischen dem Gateanschluss 15 und dem Sourceanschluss 13 anliegt. Zur Bereitstellung dieser Ausgangsspannung 17 weist die Treibereinrichtung 5 eine erste Schaltvorrichtung 18 und eine zweite Schaltvorrichtung 19 auf, die zueinander in Reihe geschaltet sind. An der ersten Schaltvorrichtung 18 liegt eine erste Spannung 20 und an den zur Reihenschaltung verbunden Anschlüssen der ersten Schaltvorrichtung 18 und der zweiten Schaltvorrichtung 19 eine zweite Spannung 21 an. An dem der ersten Schaltvorrichtung abgewandten Anschluss der zweiten Schaltvorrichtung 19 liegt eine dritte Spannung 22 an. Die erste Spannung 20 und die dritte Spannung 22 können beispielsweise von Spannungsquellen, die mit der Treibereinrichtung 5 verbunden oder Teil der Treiberschaltung 5 sind, bereitgestellt werden. Die zweite Spannung 21 wird vorliegend durch eine Verbindung mit der Masse 14 bereitgestellt.
Die Schaltvorrichtungen 18, 19 weisen jeweils zwei Schaltelemente 23, 24 und 25, 26 auf, welche mittels einer Steuereinheit 27 der Treibereinrichtung 5 komplementär ansteuerbar sind. Das heißt, dass durch die Schalteinheit 27 Schaltzustände eines jeweiligen Paares von Schaltelementen 23, 24 bzw. 25, 26 vorgegeben werden, in denen jeweils ein Schaltelement geschlossen und das andere geöffnet ist.
Die Steuereinheit 27 ist zur Vorgabe von drei Schaltzuständen der Treibereinrichtung 5 ausgebildet, welche anhand einer beispielhaften ersten Spannung 20 in Höhe von 15 Volt gegenüber der Masse 14, einer zweiten Spannung 21 in Höhe von 0 Volt gegenüber der Masse 14 und einer dritten Spannung 22 in Höhe von -15 Volt verdeutlicht werden. Im ersten Schaltzustand sind das Schaltelement 23 geschlossen, das Schaltelement 24 geöffnet, das Schaltelement 25 geschlossen und das Schaltelement 26 geöffnet. Mithin liegt an einem Mittelabgriff 28 der ersten Schaltvorrichtung 18 die erste Spannung an und an einen Mittelabgriff 29 der zweiten Schaltvorrichtung 19 die zweite Spannung an. Die Ausgangsspannung 17 ergibt sich mithin als Differenzspannung in Höhe von 15 Volt zwischen der ersten Spannung 20 und der zweiten Spannung 21. Im ersten Schaltzustand ist der Transistor 2 eingeschaltet, das heißt er leitet.
In einem zweiten Schaltzustand, der sich vom ersten Schaltzustand dadurch unterscheidet, dass das Schaltelement 25 geöffnet und das Schaltelement 26 geschlossen sind, entspricht die Ausgangsspannung 17 einer Differenz zwischen der ersten Spannung 20 unter dritten Spannung 22 und beträgt mithin 30 Volt. Es wird folglich eine Überspannung bezüglich der Einschaltspannung des Transistors 2 erzeugt.
In einem dritten Schaltzustand ist das Schaltelement 23 geöffnet, das Schaltelement 24 geschlossen, das Schaltelement 25 geschlossen und das Schaltelement 26 geöffnet, so dass an den Mittelabgriffen 28, 29 die zweite Spannung 21 als Ausgangsspannung 17 anliegt. Bei einer solchen Ausschaltspannung von 0 Volt ist der Transistor 2 ausgeschaltet, das heißt er sperrt.
Alternativ dazu kann die Einschaltspannung auch dadurch vorgegeben werden, dass das Schaltelement 23 geöffnet, das Schaltelement 24 geschlossen, der Schaltelement 25 geöffnet und das Schaltelement 26 geschlossen ist, so dass die Differenzspannung zwischen der zweiten Spannung 21 und der dritten Spannung 22 an den Mittelabgriffen 28, 29 anliegt. Bei der genannten exemplarischen Spannungskonfiguration beträgt die Differenzspannung dann ebenfalls 15 Volt.
2 zeigt Diagramme elektrischer Größen über die Zeit während des Betriebs der Leistungshalbleiterbaugruppe 1.
Dabei ist ein Schaltspannungsverlauf 30 der von der Treibereinrichtung 5 bereitgestellten Ausgangsspannung 17 eingezeichnet, welcher eine Einschaltphase der Dauer 31 umfasst. Während dieser befindet sich die Treibereinrichtung 5 im ersten Schaltzustand. Es liegt folglich die Einschaltspannung von 15 Volt als Ausgangsspannung 17 an. Der Einschaltphase geht unmittelbar ein Einschaltpuls der Dauer 32 voran, während welcher sich die Treibereinrichtung 5 in zweiten Schaltzustand befindet, das heißt an den Mittelabgriffen 28, 29 liegt die Überspannung des Einschaltpulses in Höhe von 30 Volt an. Die Spannung des Einschaltpulses ist dabei größer als eine maximal zulässige Gate-Source-Spannung des Transistors 2 gewählt. Mithin würde der Transistor 2 bei einem Betrieb von der Länge der Einschaltphase mit der Spannung des Einschaltpulses zerstört oder zumindest beschädigt werden. Die Dauer 32 des Einschaltpulses ist jedoch wesentlich kürzer gewählt, als die Dauer 31 der Einschaltphase. Sie kann beispielsweise zwischen 1 Nanosekunde und 500 Nanosekunden betragen. Vor dem Einschaltpuls und nach Ende der Einschaltphase stellt die Treibereinrichtung 5 die Ausschaltspannung bereit, das heißt die Treibereinrichtung 5 befindet sich im dritten Schaltzustand.
2 zeigt ferner eine über die Sourceinduktivität 16 abfallende Spannung 33. Diese steigt zu Beginn der Dauer 32 des Einschaltpulses an, da zum Umladen einer Gatekapazität ein Gatestrom in das Gate 11 fließt, welcher einen Spannungsabfall über der Sourceinduktivität 16 bewirkt. Die Gate-Source-Spannung 34 ist während des Einschaltpulses jedoch geringer als die von der Treibereinrichtung 5 bereitgestellte Spannung 17 und beträgt ungefähr nur die Differenz zwischen der Spannung des Einschaltpulses und der Spannung 33. Dadurch wird die maximal zulässige Gate-Source-Spannung nicht überschritten, wobei gleichwohl ein schnelleres Umladen der Gatekapazität bewirkt wird. Dabei ist zu beachten, dass auch ohne die Sourceinduktivität 16 im Einschaltzeitpunkt noch nicht die gesamte Spannung 17 als Gate-Source-Spannung abfallen würde, die Sourceinduktivität 16 diesen Effekt jedoch verstärkt.
2 zeigt dazu den zeitlichen Verlauf einer Drain-Source-Spannung 35, aus der ersichtlich ist, dass diese während der Dauer 32 des Einschaltpulses abfällt und zu Beginn der Dauer 31 der Einschaltphase zügig absinkt. 2 zeigt ferner einen Drainstrom 36 über die Zeit, der während der Dauer 32 des Einschaltpulses steil steigt und mit Beginn der Einschaltphase maximal ist.
Die zuvor beschriebene Ansteuerung der Treibereinrichtung 5 derart, dass die Einschaltphase dem Einschaltpuls vorgelagert ist, bewirkt mithin durch den höheren Gatestrom ein schnelleres Umladen der Gatekapazität, wodurch die Änderung des Drainstroms 36 und der Drain-Source-Spannung 35 nach der Zeit jeweils erheblich vergrößert wird. Durch die Ansteuerung der Schaltvorrichtungen 18, 19 mittels der Steuereinheit 27 können die jeweiligen Dauern 31, 32 zudem wohldefiniert vorgegeben werden. Die Leistunghalbleiterbaugruppe 1 erzielt so wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeiten gegenüber herkömmlichen Leistungshalbleiterbaugruppen ohne Einschaltpuls. Aufgrund des während der Dauer 32 des Einschaltpulses höheren realisierbaren Gatestroms können zusätzlich höhere Widerstandswerte der Dämpfungswiderstand 3, 4 als bei herkömmlichen Leistungshalbleiterbaugruppen vorgesehen werden, wodurch wiederum die Dämpfung von Resonanzen erheblich verbessert wird.
3 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Leistungshalbleiterbaugruppe 1, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Die Leistungshalbleiterbaugruppe 1 unterscheidet sich von der in 1 Gezeigten im Wesentlichen durch eine unterschiedlich ausgebildete Treibereinrichtung 5 und eine veränderte Verschaltung mehrerer Dämpfungswiderstände 3.
Die Treibereinrichtung 5 weist vier Spannungsquellen auf, über die eine erste Spannung 37 von beispielsweise 40 Volt, die als Spannung des Einschaltpulses verwendet wird, eine zweite Spannung 38, die als Einschaltspannung verwendet wird, eine dritte Spannung 39, die als Ausschaltspannung verwendet wird und auch negativ sein kann, und eine zusätzliche, vierte Spannung 40 am Gatenschluss 15 bereitstellbar sind. Jeder Spannungsquelle ist dabei ein Schaltelement 41-44 vorgeschaltet. Mittels der Steuereinheit 27 sind diese zum Anlegen einer jeweiligen Spannung 37-40 an den Gateanschluss 15 über einen Dämpfungswiderstand 3 ansteuerbar. Es sind ferner zwei Dioden 45 vorgesehen, welche einen unerwünschten Stromfluss zwischen den Spannungsquellen verhindern.
4 zeigt einen Schaltspannungsverlauf 30, der durch die Treibereinrichtung 5 zwischen dem Gateanschluss 15 und dem Sourceanschluss 13 als Spannung 46 bereitgestellt wird. Dieser entspricht dem Schaltspannungsverlauf 30 gemäß 2, weist jedoch im Anschluss an die Einschaltphase einen zusätzlichen Ausschaltpuls auf. Während seiner Dauer 47 liegt die vierte Spannung 40 an, welche analog zum Einschaltpuls ein schnelleres Umladen der Gatekapazität beim Ausschalten des Transistors 2 bewirkt. Die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleiterbaugruppe 1 kann so noch weiter gesteigert werden. Im Anschluss an die Dauer 47 des Ausschalpulses liegt dann wieder die dritte Spannung 39 als Ausschaltspannung an, die gemäß 4 null Volt beträgt, alternativ jedoch auch negativ sein kann. 4 zeigt ferner den zeitlichen Verlauf der Gate-Source-Spannung 34, welche sich bei der Ansteuerung des Gates 10 durch die Treibereinrichtung 5 gemäß dem gezeigten Schaltspannungsverlauf 30 einstellt.
Gemäß einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiels einer Leistungshalbleiterbaugruppe 1, welches dem in 1 gezeigten entspricht, kann ein dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 entsprechender Ausschaltpuls anstelle des Einschaltpulses dadurch erzeugt werden, dass die dritte Spannung 22 größer als die erste Spannung 20 gewählt ist, welche wiederum größer als die zweite Spannung 21 ist. Es lässt sich dann im zweiten Schaltzustand die Spannung des Ausschaltpulses als Differenz der ersten Spannung der dritten Spannung vorgeben.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leistungshalbleiterbaugruppe 1, bei dem neben dem ersten Transistor 2 ein weiterer Transistor 2a vorgesehen ist, wobei die Transistoren 2, 2a über Dämpfungswiderstände 3, 3a mit demselben von einer Treibereinrichtung 5 bereitgestellten Schaltspannungsverlauf 30 betrieben werden. In der Praxis sind die Transistoren 2, 2a fertigungsbedingt nicht vollständig identisch ausgebildet, woraus eine unterschiedliche Stromaufteilung zwischen ihnen resultiert. Weist beispielsweise der Transistor 2 die größere Stromsteilheit auf, fällt auch eine höhere Spannung 33 über der Sourceinduktivität 16 als über der Sourceinduktivität 16a des Transistors 2a ab. Dieser höhere Spannungsabfall verringert jedoch im Sinne einer Gegenkopplung die Gate-Source-Spannung 34 im Vergleich zur Gate-Source-Spannung 34a des Transistors 2a, so dass die unterschiedliche Stromaufteilung automatisch durch die Sourceinduktivitäten 16, 16a ausgeglichen wird.
Die vorgenannten Ausführungsbeispiele sind dabei als exemplarische schaltungstechnische Ausgestaltungen zur Realisierung des Schaltspannungsverlaufs an am Transistor 2 zu verstehen. Es ist ferner möglich, eine Anordnung aus zwei Leistungshalbleiterbaugruppen 1 zu einer Halbbrücke zu verschalten, wobei der Drainanschluss 12 eines ersten Transistors 2 mit dem Sourceanschluss 13 eines zweiten Transistors 2 verbunden ist.
Die vorangegangenen Ausführungen lassen sich analog auf weitere Ausführungsbeispiele der Leistungshalbleiterbaugruppe 1 übertragen, bei denen anstelle eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate als Transistor 2, 2a ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet wird. In diesem Fall entspricht die Source 10 dem Emitter des IGBT und der Drain 9 dem Kollektor des IGBT.
6 zeigt eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeugs 48, umfassend eine Fahrzeugkomponente 49, die mit einem Bordnetz 50 des Kraftfahrzeugs 48 verschaltet ist und eine Leistungshalbleiterbaugruppe 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Die Fahrzeugkomponente 49 ist beispielsweise eine elektrischer Stromrichtereinrichtung, insbesondere ein Gleichspannungswandler, ein Wechselrichter oder ein Frequenzumrichter.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012217925 A1 [0004]
DE 3743866 C1 [0005]
EP 2774256 B1 [0006]

Claims

Leistungshalbleiterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Transistor (2) und eine Treibereinrichtung (5), welche mit einem Gateanschluss (15) und einem Source- oder Emitteranschluss (13) des Transistors (2) verbunden ist und mittels welcher ein zeitlicher Schaltspannungsverlauf (30) zwischen dem Gateanschluss (15) und dem Source- oder Emitteranschluss (13) zum Schalten des Transistors (2) bereitstellbar ist, wobei der Schaltspannungsverlauf (30) eine Einschaltphase, während welcher der Transistor (2) leitend geschaltet ist, mit einer Einschaltspannung aufweist und/oder eine Ausschaltphase, während welcher der Transistor (2) sperrend geschaltet ist, mit einer Ausschaltspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltspannungsverlauf (30) einen Einschaltpuls aufweist, welcher der Einschaltphase unmittelbar vorangeht und dessen Spannung größer als die Einschaltspannung ist, und/oder einen Ausschaltpuls aufweist, welcher unmittelbar an die Einschaltphase anschließt und dessen Spannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des Einschaltpulses größer als eine maximal zulässige Gate-Source-Spannung oder Gate-Emitter-Spannung des Transistors (2) ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des Einschaltpulses um wenigstens 20 % und/oder höchstens 300 % der Differenz zwischen der Einschaltspannung und der Ausschaltspannung größer als die Einschaltspannung ist und/oder die Spannung des Ausschaltpulses um wenigstens 20 % und/oder höchstens 300 % der Differenz zwischen der Einschaltspannung und der Ausschaltspannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (32) des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses kürzer als die Einschaltphase und/oder die Ausschaltphase ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (32) des Einschaltpulses und/oder des Ausschaltpulses wenigstens eine Nanosekunde und/oder höchstens 500 Nanosekunden beträgt.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinrichtung (5) eine erste Schaltvorrichtung (18) und eine zweite Schaltvorrichtung (19) aufweist, wobei jede Schaltvorrichtung (18, 19) zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente (23-26) aufweist, wobei ein Mittelabgriff (28) zwischen den Schaltelementen (23, 24) der ersten Schaltvorrichtung (18) mit dem Gateanschluss (15) und ein Mittelabgriff (29) zwischen den Schaltelementen (25, 26) der zweiten Schaltvorrichtung (19) mit dem Source- oder Emitteranschluss (13) verbunden ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der zweiten Schaltvorrichtung (19) abgewandten Anschluss der ersten Schaltvorrichtung (18) eine erste Spannung (20) anliegt, an den zur Reihenschaltung verbundenen Anschlüssen der ersten und der zweiten Schaltvorrichtung (18, 19) eine zweite Spannung (21) anliegt und an dem der ersten Schaltvorrichtung (18) abgewandten Anschluss der zweiten Schaltvorrichtung (19) eine dritte Spannung (22) anliegt.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass entweder die erste Spannung (20) größer als die zweite Spannung (21) ist, welche größer als die dritte Spannung (23) ist, wobei die Schaltelemente (23-26) einer jeweiligen Schaltvorrichtung (18, 19) derart komplementär schaltbar sind, dass in einem ersten Schaltzustand die Einschaltspannung als Differenzspannung zwischen der ersten Spannung (20) und der zweiten Spannung (21) oder als Differenzspannung zwischen der zweiten Spannung (21) und der dritten Spannung (22) abgreifbar ist und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Spannung des Einschaltpulses als Differenz der ersten Spannung (20) und der dritten Spannung (22) an den Mittelabgriffen (28, 29) abgreifbar ist und/oder in einem dritten Schaltzustand die zweite Spannung (21) an beiden Mittelabgriffen (28, 29) als Ausschaltspannung abgreifbar ist, - oder dass die dritte Spannung (22) größer als die erste Spannung (20) ist, welche größer als die zweite Spannung (21) ist, welche kleiner als die dritte Spannung (22) ist, wobei die Schaltelemente (23-26) einer jeweiligen Schaltvorrichtung (18, 19) derart komplementär schaltbar sind, dass in einem ersten Schaltzustand die Einschaltspannung als Differenzspannung zwischen der ersten Spannung (20) und der zweiten Spannung (21) abgreifbar ist und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Spannung des Ausschaltpulses als Differenz der ersten Spannung (20) und der dritten Spannung (22) an den Mittelabgriffen (28, 29) abgreifbar ist und/oder in einem dritten Schaltzustand die zweite Spannung (21) an beiden Mittelabgriffen (28, 29) als Ausschaltspannung abgreifbar ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinrichtung (5) mehrere jeweils über ein Schaltelement (41-44) mit dem Gateanschluss (15) verbindbare Spannungsquellen aufweist, wobei eine Spannungsquelle die Einschaltspannung und/oder eine Spannungsquelle die Ausschaltspannung und/oder eine Spannungsquelle die Spannung des Einschaltpulses und/oder eine Spannungsquelle die Spannung des Ausschaltpulses bereitstellt.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gateanschluss (15) wenigstens ein Dämpfungswiderstand (3, 4) vorgeschaltet ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (2) ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate oder ein Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate ist.
Leistungshalbleiterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Transistor (2a) vorgesehen ist, zwischen dessen Gateanschluss und dessen Source- oder Emitteranschluss mittels der Treibereinrichtung (5) der Spannungsverlauf (30) bereitstellbar ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Fahrzeugkomponente (49), insbesondere eine elektrische Stromrichtereinrichtung, mit wenigstens einer Leistungshalbleiterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleiterbaugruppe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Transistor (2) und eine Treibereinrichtung (5), welche mit einem Gateanschluss (15) und einem Source- oder Emitteranschluss (13) des Transistors verbunden ist und mittels welcher ein zeitlicher Schaltspannungsverlauf (30) zwischen dem Gateanschluss (15) und dem Source- oder Emitteranschluss (13) zum Schalten des Transistors bereitgestellt wird, wobei der Schaltspannungsverlauf (30) eine Einschaltphase, während welcher der Transistor leitend geschaltet ist, mit einer Einschaltspannung aufweist und/oder eine Ausschaltphase, während welcher der Transistor sperrend geschaltet ist, mit einer Ausschaltspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltspannungsverlauf (30) verwendet wird, welcher einen Einschaltpuls aufweist, welcher der Einschaltphase unmittelbar vorangeht und dessen Spannung größer als die Einschaltspannung ist, und/oder einen Ausschaltpuls aufweist, welcher unmittelbar an die Einschaltphase anschließt und dessen Spannung kleiner als die Ausschaltspannung ist.