Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Schutzkonzept für ein Hochvolt-Halbleiterversuchsplatz vorgestellt, dessen zentrales Element ein serieller Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT) ist, der den Zwischenkreis im Fehlerfall von der Fehlerstelle trennt und ein vollständiges Entladen des Kondensators verhindert. Der serielle IGBT beeinflusst den Prüfling nicht und ist in der Lage einen Kurzschluss jederzeit zu erkennen und abzuschalten. Die Wirksamkeit dieser Fehlerstrombegrenzung wird an einem echten Ausfall demonstriert.
In diesem Schutz-IGBT treten verschiedene Kurzschlussfälle auf, die experimentell und mit Hilfe eines Halbleitersimulators analysiert werden. Dabei können der Verlauf des Kurzschlusses und das Zusammenspiel von IGBT, Diode und Gatetreiber mit Hilfe eines Ersatzschaltbildes erklärt werden. Es wird deutlich, dass der Spannungsverlauf von dem Plasma im Halbleiter bestimmt und vom Gatetreiber des IGBTs beeinflusst wird. Es kann zum einen der intrinsische und zum anderen der Gatestrom-gesteuerte Spannungsanstieg auftreten. Die einzelnen Kurzschlussfallverläufe können anhand von Wirkungsketten dargestellt werden. Des Weiteren wird ein neuer Kurzschlussfall vorgestellt, der auftritt, wenn der IGBT abgeschaltet wird und keine Spannung aufnimmt. Dies kann sowohl in diesem Versuchsplatz als auch in einem Dreipunktumrichter auftreten. Der Kurzschluss räumt das Plasma aus, führt zu hohen Spannungsanstiegen und kann einen Avalanche im IGBT hervorrufen.