IGBTs: Aufbau, Kennlinien, Schaltverhalten und Anwendungen

Question 1

Welcher Halbleitertyp kombiniert einen MOSFET mit einem bipolaren Transistor?

Accepted Answer

IGBT

Answer

Thyristor

Answer

GTO

Answer

FET

Question 2

Welche Anwendung eignet sich nicht für IGBTs?

Accepted Answer

Audioverstärker

Answer

Schaltnetzteile

Answer

Motorantriebe

Answer

Traktionsumrichter

Question 3

Welche Aussage zur Temperaturbeständigkeit von IGBTs ist zutreffend?

Accepted Answer

Die maximale Sperrschichttemperatur von IGBTs liegt in der Regel bei 175 °C

Answer

IGBTs sind bis zu 150 °C einsetzbar

Answer

IGBTs sind empfindlich gegenüber hohen Temperaturen

Answer

IGBTs können bedenkenlos bei Temperaturen über 200 °C betrieben werden

Question 4

Welches Halbleitermaterial ist die Grundlage für die Herstellung von IGBTs?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumarsenid

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Indiumgalliumnitrid

Question 5

Welches der folgenden Modelle ist für die Simulation des Schaltverhaltens von IGBTs geeignet?

Accepted Answer

Spice-Modell

Answer

Phasor-Modell

Answer

Steuermodell

Answer

Verlustmodell

Question 6

Welche Aussage beschreibt die Struktur eines IGBTs korrekt?

Accepted Answer

Ein MOSFET mit einer zusätzlichen PN-Diode

Answer

Ein NPN-Bipolartransistor mit Gate-Steuerung

Answer

Ein PNP-Bipolartransistor mit isoliertem Gate

Answer

Ein MOSFET mit einem zusätzlichen Thyristor

Question 7

Welcher Zweck einer Freilaufdiode im Zusammenhang mit IGBTs?

Accepted Answer

Schutz des IGBTs vor induktiven Spannungsstößen

Answer

Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit des IGBTs

Answer

Reduzierung der Schaltverluste des IGBTs

Answer

Erhöhung der Spannungsfestigkeit des IGBTs

Question 8

Welcher Faktor beeinflusst die Lebensdauer eines IGBTs am stärksten?

Accepted Answer

Sperrschichttemperatur

Answer

Gate-Spannung

Answer

Schaltfrequenz

Answer

Transistorfläche

Question 9

Welches Material wird typischerweise als Substrat für IGBTs verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumnitrid

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Diamant

Question 10

Welches Material wird als Halbleitersubstrat für Insulated-Gate Bipolar Transistoren (IGBTs) verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumarsenid

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Diamant

Question 11

Wie verhält sich die Sperrschichtkapazität eines IGBTs im Vergleich zum ein- und ausgeschalteten Zustand?

Accepted Answer

Sie ist im eingeschalteten Zustand niedriger als im ausgeschalteten Zustand.

Answer

Sie ist im eingeschalteten Zustand höher als im ausgeschalteten Zustand.

Answer

Sie ist im ein- und ausgeschalteten Zustand gleich.

Answer

Sie nimmt mit steigender Spannung zu.

Question 12

Welcher Gate-Steuerkreis wird typischerweise bei IGBTs eingesetzt?

Accepted Answer

Bootstrap-Schaltung

Answer

Miller-Schaltung

Answer

Floating-Gate-Treiber

Answer

Optokoppler

Question 13

Für welche Anwendung sind IGBTs besonders gut geeignet?

Accepted Answer

Wechselrichter in elektrischen Antrieben

Answer

Gleichrichter in Ladegeräten

Answer

Verstärker in Audiosystemen

Answer

Logikschaltungen

Question 14

Wie wird der Einschaltvorgang eines IGBTs bezeichnet?

Accepted Answer

Turn-on

Answer

Turn-off

Answer

Latch-up

Answer

Durchbruch

Question 15

Welcher Bereich des IGBT ist für das Ein- und Ausschalten des Stromflusses verantwortlich?

Accepted Answer

Gate

Answer

Source

Answer

Drain

Answer

Emitter

Question 16

Welche der folgenden Aussagen über die Sperrschichtkapazität eines IGBT ist korrekt?

Accepted Answer

Sie nimmt mit steigender angelegter Spannung zu.

Answer

Sie nimmt mit steigender Temperatur ab.

Answer

Sie ist unabhängig von der Breite der Sperrschicht.

Answer

Sie ist immer konstant.

Question 17

Welche Schutzschaltung wird häufig verwendet, um IGBTs vor Überspannungen zu schützen?

Accepted Answer

Transil-Diode

Answer

Freilaufdiode

Answer

Varistor

Answer

Schottky-Diode

Question 18

Welches der folgenden Schaltverfahren eignet sich am besten für Hochleistungs-IGBT-Anwendungen?

Accepted Answer

Mehrpunktregelung

Answer

Einzelimpulssteuerung

Answer

Zweipunktregelung

Answer

Hysteresesteuerung

Question 19

Welches Material wird typischerweise für den Kanal eines IGBT verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Galliumnitrid

Answer

Indiumphosphid

Question 20

Was ist der Hauptunterschied zwischen einem IGBT und einem Bipolartransistor?

Accepted Answer

IGBTs haben eine isolierte Gate-Struktur.

Answer

IGBTs haben eine niedrigere Stromverstärkung.

Answer

IGBTs haben eine höhere Spannungsfestigkeit.

Answer

IGBTs haben keine Sperrschicht.

Question 21

Welche Aussage über die Durchlasskennlinie eines IGBT ist korrekt?

Accepted Answer

Sie weist einen Spannungsabfall auf.

Answer

Sie ist linear.

Answer

Sie ist nicht temperaturabhängig.

Question 22

Was ist der Hauptgrund für Verluste in IGBTs?

Accepted Answer

Schaltverluste

Answer

Durchlassverluste

Answer

Kurzschlussverluste

Answer

Speicherverluste

Question 23

Welche Aussage über die Parallelschaltung von IGBTs ist richtig?

Accepted Answer

Die Stromverteilung ist gleichmäßig.

Answer

Die Gesamtverluste nehmen zu.

Answer

Die Schaltzeiten werden länger.

Question 24

Welche Aussage über IGBT-Module ist korrekt?

Accepted Answer

Sie enthalten mehrere IGBT-Chips in einem Gehäuse.

Answer

Sie haben eine schlechtere Wärmeableitung.

Answer

Sie erschweren das Layout der Schaltung.

Question 25

Welche aktuellen Herausforderungen und zukünftigen Trends beeinflussen die Weiterentwicklung von IGBTs?

Accepted Answer

Höhere Spannungsfestigkeit und niedrigere Leitungsverluste

Answer

Begrenzter Einsatz in erneuerbaren Energiesystemen

Answer

Ersatz durch neuere Leistungshalbleiter

Answer

Keine zu erwartenden zukünftigen Entwicklungen

Question 26

Welches Material dient als Substratmaterial für Insulated-Gate Bipolar Transistoren (IGBTs)?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumarsenid

Answer

Indiumphosphid

Answer

Germanium

Question 27

Welches Schaltverhalten zeigen IGBTs?

Accepted Answer

Sowohl unipolar als auch bipolar

Answer

Ausschließlich unipolar

Answer

Ausschließlich bipolar

Answer

Weder unipolar noch bipolar

Question 28

Welche der folgenden Anwendungen ist besonders geeignet für den Einsatz von IGBTs?

Accepted Answer

Alle genannten Anwendungen

Answer

Umrichter für elektrische Leistung

Answer

Wechselrichter in Solaranlagen

Answer

Antrieb von Elektromotoren

Question 29

Welche Funktion hat die Freilaufdiode in einer IGBT-Schaltung?

Accepted Answer

Spannungsspitzen beim Abschalten verhindern

Answer

Den Stromfluss beim Einschalten erhöhen

Answer

Den Durchlasswiderstand verringern

Answer

Keine der genannten Funktionen

Question 30

Welches der folgenden Steuergeräte eignet sich zur Ansteuerung von IGBTs?

Accepted Answer

Mikrocontroller

Answer

Feldeffekttransistoren

Answer

Operationsverstärker

Answer

Schütze

Question 31

Welche der folgenden Aussagen zur Kühlung von IGBTs ist richtig?

Accepted Answer

Die Kühlmethode hängt von der Verlustleistung und der Umgebungstemperatur ab.

Answer

Luftkühlung ist für alle Anwendungen ausreichend.

Answer

Flüssigkeitskühlung ist effektiver als Luftkühlung.

Answer

IGBTs benötigen keine Kühlung.

Question 32

Welche der folgenden Aussagen zur Parallelschaltung von IGBTs ist korrekt?

Accepted Answer

Sie erhöht den Gesamtstrom, aber nicht die Spannung.

Answer

Sie erhöht die Spannung, aber nicht den Gesamtstrom.

Answer

Sie erhöht sowohl den Gesamtstrom als auch die Spannung.

Answer

Sie verändert weder den Gesamtstrom noch die Spannung.

Question 33

Welches der folgenden Unternehmen ist für die Herstellung von IGBTs bekannt?

Accepted Answer

Alle genannten Unternehmen

Answer

Infineon

Answer

Mitsubishi

Answer

ABB

Question 34

Welcher Schaltzustand eines IGBTs weist die höchste Spannungsfestigkeit auf?

Accepted Answer

Sperrbetrieb

Answer

Sättigungsbetrieb

Answer

Schaltbetrieb

Answer

Linearer Betrieb

Question 35

Welches Schaltverhalten von IGBTs ist durch eine verlängerte Fallzeit gekennzeichnet?

Accepted Answer

Abschalten ohne Gate-Steuerspannung

Answer

Einschalten mit Gate-Steuerspannung

Answer

Einschalten ohne Gate-Steuerspannung

Answer

Abschalten mit Gate-Steuerspannung

Question 36

Welcher Faktor beeinflusst in erster Linie die Durchlassspannung eines IGBTs?

Accepted Answer

Sperrschichttemperatur

Answer

Gate-Spannung

Answer

Laststrom

Answer

Steuerstrom

Question 37

Was ist der wesentliche Vorteil von IGBTs im Vergleich zu MOSFETs?

Accepted Answer

Höhere Spannungsfestigkeit bei geringerer Durchlassspannung

Answer

Schnellere Schaltzeiten

Answer

Geringerer Gate-Steuerstrom

Question 38

Welcher Faktor begrenzt hauptsächlich die maximal zulässige Schaltfrequenz von IGBTs?

Accepted Answer

Sperrschichtkapazität

Answer

Durchlassspannung

Answer

Gate-Widerstand

Answer

Steuerstrom

Question 39

Wie ist ein IGBT aufgebaut?

Accepted Answer

Kombination aus MOSFET und Bipolartransistor

Answer

Nur Bipolartransistor

Answer

Nur MOSFET

Question 40

Welcher Vorteil zeichnet IGBTs aus?

Accepted Answer

Hohe Schaltfrequenz, geringe Verluste

Answer

Hohe Schaltfrequenz, hohe Verluste

Answer

Geringe Schaltfrequenz, hohe Verluste

Answer

Geringe Schaltfrequenz, geringe Verluste

Question 41

Welche Faktoren beeinflussen den Schaltverlust eines IGBT?

Accepted Answer

Schaltfrequenz, Stromstärke

Answer

Nur Stromstärke

Answer

Nur Temperatur

Answer

Nur Schaltfrequenz

Question 42

Welche Anforderung muss die Gate-Steuerschaltung eines IGBT erfüllen?

Accepted Answer

Schnelle Anstiegs- und Abfallzeit

Answer

Langsame Anstiegs- und Abfallzeit

Answer

Hohe Verstärkung

Question 43

In welcher Anwendung kommt die bidirektionale Schaltfähigkeit von IGBTs zum Einsatz?

Accepted Answer

Leistungsumrichter in Wechselrichtern

Answer

Transistorradios

Answer

Linearverstärker

Answer

Optokoppler

Question 44

Welches Material wird als Basis für die Halbleiterschicht von IGBTs verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Indiumphosphid

Answer

Galliumnitrid

Answer

Germanium

Question 45

Wie ist die innere Struktur eines IGBTs aufgebaut?

Accepted Answer

Eine Kombination aus MOSFET und Bipolartransistor

Answer

Ein einzelner MOSFET

Answer

Zwei miteinander verbundene MOSFETs

Answer

Ein einzelner Bipolartransistor

Question 46

Welche Größe gibt die Durchlassspannung eines IGBTs an?

Accepted Answer

Vce(sat)

Answer

Vce(br)

Answer

Ic

Answer

Vge(th)

Question 47

Welchen Vorteil bieten IGBTs im Vergleich zu Bipolartransistoren?

Accepted Answer

Höhere Schaltgeschwindigkeiten und geringere Durchlassverluste

Answer

Geringere Steuerströme und bessere thermische Eigenschaften

Answer

Höhere Spannungsfestigkeiten und kleinere Gehäuse

Question 48

Wie wirkt sich die Gate-Spannung auf den Durchlasswiderstand eines IGBTs aus?

Accepted Answer

Eine höhere Gate-Spannung führt zu einem geringeren Durchlasswiderstand

Answer

Eine höhere Gate-Spannung führt zu einem höheren Durchlasswiderstand

Answer

Die Gate-Spannung hat keinen Einfluss auf den Durchlasswiderstand

Question 49

Welche Schaltmethode wird häufig in Verbindung mit IGBTs eingesetzt?

Accepted Answer

Pulsweitenmodulation (PWM)

Answer

Amplitudenmodulation (AM)

Answer

Frequenzmodulation (FM)

Answer

Phasenmodulation (PM)

Question 50

Wie lautet die vollständige Bezeichnung von IGBTs?

Accepted Answer

Insulated Gate Bipolar Transistor

Answer

Integrated Gate Bipolar Transistor

Answer

Inverter Gate Bipolar Transistor

Answer

Intelligent Gate Bipolar Transistor

Question 51

Welche der folgenden Aussagen zum Aufbau von IGBTs ist korrekt?

Accepted Answer

Kombination aus MOSFET und GTO-Thyristor

Answer

Alleiniger Einsatz von MOSFET-Strukturen

Answer

Alleiniger Einsatz von IGBT-Strukturen

Question 52

Welche der folgenden Anwendungen ist für IGBTs NICHT geeignet?

Accepted Answer

LED-Beleuchtung

Answer

Stromrichter in der Leistungselektronik

Answer

Wechselrichter in Solaranlagen

Question 53

Was ist der Hauptvorteil von IGBTs gegenüber konventionellen Bipolartransistoren?

Accepted Answer

Geringere Schaltverluste

Answer

Kleinere Bauform

Answer

Höherer Stromverstärkungsfaktor

Question 54

Welche der folgenden Aussagen zum Schutz von IGBTs ist falsch?

Accepted Answer

Verzicht auf Freilaufdioden

Answer

Begrenzung des Anstiegsstroms

Answer

Überwachung der Sperrschichttemperatur

Answer

Einsatz von Snubber-Schaltungen

Question 55

Welche der folgenden Aussagen zur parallelen Schaltung von IGBTs ist korrekt?

Accepted Answer

Erhöhte Stromtragfähigkeit

Answer

Verbesserte SOA-Eigenschaften

Answer

Geringere Schaltverluste

Answer

Reduzierte Gate-Kapazität

Question 56

Welches der folgenden Kriterien ist bei der Auswahl von IGBTs von höchster Priorität?

Accepted Answer

Sperrspannung

Answer

Preis

Answer

Gehäuseform

Answer

Herstellermarke

Question 57

Welches Material wird typischerweise als Substrat für IGBTs verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Diamant

Answer

Galliumarsenid

Answer

Indiumphosphid

Question 58

Welchen Hauptvorteil bieten IGBTs gegenüber bipolaren Leistungstransistoren?

Accepted Answer

Niedrigere Schaltverluste

Answer

Schnellere Schaltzeiten

Answer

Höherer Stromverstärkungsfaktor

Answer

Geringere Durchlassspannung

Question 59

Welche Aussage zur Gate-Source-Spannung (Vgs) von IGBTs ist korrekt?

Accepted Answer

Sie steuert den Stromfluss durch den Kanal des IGBTs.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf das Schaltverhalten.

Answer

Sie bestimmt die Durchbruchspannung.

Answer

Sie beeinflusst die Schaltgeschwindigkeit.

Question 60

Welche Funktion hat die Miller-Kapazität in einem IGBT?

Accepted Answer

Sie reduziert den Anstieg der Gate-Source-Spannung während des Schaltvorgangs.

Answer

Sie verstärkt den Gate-Strom.

Answer

Sie verhindert Überspannungen.

Answer

Sie erhöht die Schaltgeschwindigkeit.

Question 61

Welche Schaltung wird typischerweise zur Ansteuerung von IGBTs verwendet?

Accepted Answer

Gate-Treiber

Answer

Transistor-Transistor-Logik (TTL)

Answer

Darlington-Schaltung

Answer

Emitterfolger-Schaltung

Question 62

Was ist der Hauptgrund für die Überhitzung von IGBTs?

Accepted Answer

Hohe Schaltverluste

Answer

Hohe Miller-Kapazität

Answer

Niedrige Durchlassspannung

Answer

Geringe Stromverstärkung

Question 63

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einem IGBT und einem MOSFET?

Accepted Answer

IGBTs haben einen inhärenten pn-Übergang, während MOSFETs dies nicht tun.

Answer

MOSFETs benötigen keine Ansteuerspannung.

Answer

IGBTs haben eine höhere Durchbruchspannung.

Answer

MOSFETs schalten schneller.

Question 64

Welche Anwendung ist für IGBTs besonders gut geeignet?

Accepted Answer

Motorantriebe

Answer

Digitale Signalverarbeitung

Answer

Audioverstärker

Answer

Beleuchtungssteuerungen