Application Note Primärschutz schurter.com/downloads Schutz vor thermischem Durchgehen Thermisches Durchgehen stellt in der Elektronik, wo immer mehr Leistung auf immer kleinerem Raum gepackt wird, eine ernste Bedrohung dar, der man mit klassischen Mitteln nur schlecht beikommt. Eine Lösung bieten SMD-Thermosicherungen, welche sich bei 260°C reflow-löten lassen und trotzdem bei 210°C auslösen. Was versteht man unter thermischem Durchgehen bzw. der thermischen Schädigung von Leistungshalbleitern überhaupt: Thermisches Durchgehen (engl. thermal runaway) bezeichnet die Überhitzung einer technischen Apparatur aufgrund eines sich selbst verstärkenden, Wärme produzierenden Prozesses. Diese Schädigung bewirkt in der Regel die Zerstörung der Apparatur und führt oftmals zu Brand oder Explosion. Ursachen Die Ursachen für thermisches Durchgehen sind mannigfaltig und oftmals gar zufälliger Natur. Von besonderer Bedeutung sind hierbei aber sicherlich die immer höhere Leistungsdichte in elektronischen Schaltungen und der Trend zur Miniaturisierung. Immer zahlreichere Funktionen werden in kompakte Module verpackt, die dann auch einen entsprechend hohen Stromverbrauch aufweisen. Bereits geringfügig überhöhte Ströme in Leistungselektronik mit nur wenig Verlustleistung führen zu erhöhten Temperaturen von annähernd 200 °C. Die möglichen Folgen sind gravierend: eine Beschädigung oder das Ablösen umliegender Bauteile, eine Beschädigung der Leiterplattenstruktur oder im schlimmsten Falle gar das Auslösen eines Brandes. Aufschaukeln Bei einem Leistungshalbleiter, etwa einem MOSFET, erhöht sich im durchgeschalteten Zustand mit zunehmender Temperatur der Drain-Source-Durchlasswiderstand, was eine zunehmende Verlustleistung in der Sperrschicht bewirkt. Bei unzureichender Kühlung die hohe Leistungsdichte lässt grüssen kann die in Form von Wärme abgegebene Verlustleistung nicht mehr ausreichend abgeführt werden, wodurch sich der Durchlasswiderstand zusätzlich erhöht. Mehr Energie wird ab- als zugeführt Dieser Prozess schaukelt sich mehr und mehr auf und führt im ungeschützten Zustand schliesslich zur Zerstörung des Bauteils. ILSCHURTER ELECTR

Application Note Primärschutzschurter.com/downloads Ursachendiagramm für thermisches Durchgehen an einem n-Kanal-MOSFET Wie absichern? Die Kühlung eines Systems muss mindestens so viel Energie abführen, wie ihm zugeführt wird. Die beim thermischen Durchgehen auftretenden Überströme sind zu klein, als dass sie eine klassische Schmelzsicherung zum Auslösen bringen würden. Thermische Schutzschalter oder PTCs würden sich grundsätzlich anbieten, doch sind die aktuell erhältlichen Produkte für die Bestückung einer SMD-Printplatte zu umständlich oder gänzlich ungeeignet. Lösung SCHURTER entwickelt und...