Leistungshalbleiter: Aufbau, Eigenschaften und Anwendungen

Question 1

Welches Material wird in der Regel zur Herstellung von Leistungshalbleiterdioden verwendet?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumarsenid

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Indiumphosphid

Question 2

Was ist der Hauptzweck einer Freilaufdiode in einem Leistungselektronik-Schaltkreis?

Accepted Answer

Induktive Spannungsspitzen unterdrücken

Answer

Kapazitive Lade- und Entladeströme begrenzen

Answer

Den Stromfluss während des Ausschaltens unterbrechen

Answer

Die Schaltfrequenz erhöhen

Question 3

Was ist ein Snubber-Netzwerk in Leistungselektronik-Schaltkreisen?

Accepted Answer

Eine Schaltung, die Spannungsspitzen unterdrückt

Answer

Ein Filter, der hochfrequente Störungen entfernt

Answer

Ein Widerstand, der den Stromfluss begrenzt

Answer

Ein Kondensator, der Energie speichert

Question 4

Welcher der folgenden Leistungshalbleiter ist eine einpolig schaltende Halbleiterdiode?

Accepted Answer

Diode

Answer

Thyristor

Answer

IGBT

Answer

MOSFET

Question 5

Welcher Durchlasszustand kennzeichnet einen IGBT?

Accepted Answer

Sättigungszustand

Answer

Linearer Zustand

Answer

Sperrzustand

Answer

Durchbruchszustand

Question 6

Welche Verlustart tritt bei Leistungshalbleitern im Sättigungszustand hauptsächlich auf?

Accepted Answer

Durchlassverluste

Answer

Sperrverluste

Answer

Schaltverluste

Answer

Leckströme

Question 7

Welche Ansteuerungsart wird für IGBTs verwendet?

Accepted Answer

Gate-Ansteuerung

Answer

Unipolare Ansteuerung

Answer

Bipolare Ansteuerung

Answer

Source-Ansteuerung

Question 8

Welche Schaltzeit ist für die Verlustleistung eines Leistungshalbleiters von Bedeutung?

Accepted Answer

Ein- und Ausschaltzeit

Answer

Rückgewinnungszeit

Answer

Speicherzeit

Answer

Fallzeit

Question 9

Welcher Mechanismus verursacht die Ruheverluste in Leistungshalbleitern?

Accepted Answer

Sperrstrom

Answer

Kurzschlussstrom

Answer

Schaltstrom

Answer

Durchgangsstrom

Question 10

Welche Stromrichtung fließt durch eine Diode in Sperrrichtung?

Accepted Answer

Rückwärtsstrom

Answer

Vorwärtsstrom

Answer

Anodenzündstrom

Answer

Gatestrom

Question 11

Welcher Leistungshalbleitertyp zeichnet sich durch eine hohe Schaltfrequenz aus?

Accepted Answer

MOSFET

Answer

IGBT

Answer

Diode

Answer

Thyristor

Question 12

Welcher Verlustmechanismus ist bei Hochfrequenzbetrieb von Leistungshalbleitern besonders relevant?

Accepted Answer

Schaltverluste

Answer

Leitungsverluste

Answer

Sperrverluste

Answer

Kurzschlussverluste

Question 13

Welche Schutzmaßnahme wird vorrangig zum Schutz von Leistungshalbleitern vor Überstrom eingesetzt?

Accepted Answer

Sicherung

Answer

Freilaufdiode

Answer

Varistor

Answer

Überwachungsschaltung

Question 14

Welches Material dient häufig als Substrat für Leistungshalbleiter?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Galliumarsenid

Answer

Aluminium

Answer

Kupfer

Question 15

Welches Halbleitermaterial wird hauptsächlich für die Herstellung von Leistungshalbleitern eingesetzt?

Accepted Answer

Silizium (Si)

Answer

Indiumphosphid (InP)

Answer

Germanium (Ge)

Answer

Galliumnitrid (GaN)

Question 16

Nennen Sie den primären Grund für die Verwendung von IGBTs in Hochleistungsanwendungen?

Accepted Answer

Kombination aus hoher Schaltgeschwindigkeit und niedrigen Schaltverlusten

Answer

Hohe Sperrspannung, aber niedriger Strom

Answer

Geringer Eingangswiderstand

Question 17

Welcher Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von MOSFETs im Vergleich zu Bipolartransistoren in Leistungselektronikanwendungen?

Accepted Answer

MOSFETs benötigen keinen Basisstrom zum Schalten, im Gegensatz zu Bipolartransistoren.

Answer

MOSFETs besitzen eine geringere Schaltgeschwindigkeit als Bipolartransistoren.

Answer

MOSFETs weisen einen höheren Eingangswiderstand auf als Bipolartransistoren, was sie weniger effizient macht.

Question 18

Welche Hauptaufgabe erfüllt eine Freilaufdiode in einer leistungselektronischen Schaltung?

Accepted Answer

Bereitstellung eines Pfades für induktive Lastströme während der Ausschaltphase

Answer

Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit des Leistungshalbleiters

Answer

Begrenzung des Einschaltstroms des Leistungshalbleiters

Question 19

Welche Verlustart ist in Leistungshalbleitern vorherrschend, wenn sie im aktiven Bereich betrieben werden?

Accepted Answer

Leitungsverluste

Answer

Schaltverluste

Answer

Gate-Verluste

Answer

Sperrverluste

Question 20

Erläutern Sie die Funktion einer Gate-Ansteuerungsschaltung für einen MOSFET.

Accepted Answer

Ermöglicht eine schnelle Änderung der Gate-Source-Spannung, um den MOSFET effizient ein- und auszuschalten

Answer

Reduzierung des Leckstroms des MOSFET

Answer

Erhöhung der Sperrspannung des MOSFET

Question 21

Welche Aussage trifft auf einen Thyristor zu?

Accepted Answer

Ein Thyristor lässt sich durch einen Stromimpuls am Gate einschalten und bleibt eingeschaltet, bis der Anodenstrom unter einen bestimmten Wert sinkt.

Answer

Ein Thyristor kann durch einen Spannungsimpuls am Gate ein- und ausgeschaltet werden.

Question 22

Welche Bedeutung hat die Sperrschichttemperatur bei der Auswahl und dem Betrieb von Leistungshalbleitern?

Accepted Answer

Die Sperrschichttemperatur beeinflusst die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Leistungshalbleiters.

Answer

Die Sperrschichttemperatur hat keinen Einfluss auf die Leistung des Leistungshalbleiters.

Answer

Die Sperrschichttemperatur erhöht die Schaltgeschwindigkeit des Leistungshalbleiters.

Question 23

Für welche Anwendung sind GTOs (Gate Turn-Off Thyristoren) besonders geeignet?

Accepted Answer

Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ)

Answer

Stromversorgung für Mobilgeräte

Answer

Audioverstärker

Answer

Steuerung der LED-Beleuchtung

Question 24

Welcher Verlustmechanismus tritt bei Leistungshalbleitern hauptsächlich bei hohen Schaltfrequenzen auf?

Accepted Answer

Schaltverluste

Answer

Sperrverluste

Answer

Kurzschlussverluste

Answer

Durchlassverluste

Question 25

Welcher Schaltungstyp sichert Leistungshalbleiter vor zu hohen Strömen ab?

Accepted Answer

Strombegrenzungsschaltung

Answer

Spannungsbegrenzungsschaltung

Answer

Isolationsüberwachungsschaltung

Question 26

Wie lautet die Hauptfunktion einer Freilaufdiode in einer Lastschaltung mit Induktivität?

Accepted Answer

Unterdrücken von Spannungsspitzen beim Abschalten

Answer

Erleichterung des Stromflusses beim Einschalten

Answer

Begrenzung des Kurzschlussstroms

Answer

Verringerung des Durchlasswiderstands

Question 27

Welches Material dient in der Regel als Substrat für Leistungshalbleiter?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Siliziumkarbid

Answer

Galliumarsenid

Question 28

Welches Gerät eignet sich am besten zur Messung des Durchlasswiderstands von Leistungshalbleitern?

Accepted Answer

Milliohmmeter

Answer

Ohmmeter

Answer

Voltmeter

Question 29

Welche der folgenden Eigenschaften trifft **nicht** auf Leistungshalbleiter zu?

Accepted Answer

Niedrige Sperrspannung

Answer

Hohe Strombelastbarkeit

Answer

Schnelles Schaltverhalten

Answer

Geringe Verlustleistung

Question 30

Welches Bauelement **gehört nicht** zu den Leistungshalbleitern?

Accepted Answer

Transistor

Answer

Thyristor

Answer

Diode

Answer

Triac

Question 31

Was bezeichnet der "Durchlassverlust" bei einem Leistungshalbleiter?

Accepted Answer

Die Verlustleistung, die entsteht, wenn der Halbleiter Strom leitet

Answer

Die Verlustleistung, die durch schnelles Schalten entsteht

Answer

Die Verlustleistung, die entsteht, wenn der Halbleiter nicht leitet

Question 32

Welche Art von Schaltung dient üblicherweise zur Ansteuerung von Leistungshalbleitern?

Accepted Answer

Treiberschaltung

Answer

Spannungsteiler

Answer

Gleichstromquelle

Answer

Kondensator

Question 33

Welche Schutzmaßnahme ist **nicht** erforderlich für den Betrieb eines Leistungshalbleiters?

Accepted Answer

Einsatz eines Hochfrequenzfilters

Answer

Überstromschutz

Answer

Überspannungsschutz

Answer

Wärmeableitung

Question 34

Welche der folgenden Anwendungen **benötigt KEINE** Leistungshalbleiter?

Accepted Answer

Signalverarbeitung

Answer

Beleuchtungssysteme

Answer

Elektromotoren

Answer

Stromversorgungssysteme

Question 35

Was ist der **wesentliche** Unterschied zwischen einem GTO und einem Thyristor?

Accepted Answer

Ein GTO kann durch ein negatives Gate-Signal ausgeschaltet werden, während ein Thyristor dies nicht kann.

Answer

Ein GTO ist für höhere Ströme ausgelegt als ein Thyristor.

Answer

Ein GTO hat eine höhere Sperrspannung als ein Thyristor.

Question 36

Welche Aussage beschreibt den Unterschied zwischen Bipolartransistoren (BJTs) und MOSFETs **am besten**?

Accepted Answer

BJTs werden durch den Basisstrom gesteuert, während MOSFETs durch die Gate-Spannung gesteuert werden.

Answer

MOSFETs sind weniger robust gegen elektrostatische Entladungen als BJTs.

Answer

BJTs haben einen höheren Stromverstärkungsfaktor als MOSFETs.

Question 37

Welche Methode wird **typischerweise** verwendet, um den Stromfluss durch einen Leistungshalbleiter zu regulieren?

Accepted Answer

Gate-Spannungssteuerung

Answer

Stromsteuerung über die Kollektor-Emitter-Strecke

Answer

Basisstromsteuerung

Answer

Spannungssteuerung über die Kollektor-Emitter-Strecke

Question 38

Wie unterscheidet sich ein Thyristor von einem Triac **im Wesentlichen**?

Accepted Answer

Ein Thyristor leitet Strom nur in eine Richtung, während ein Triac Strom in beide Richtungen leitet.

Answer

Ein Thyristor hat eine höhere Schaltfrequenz als ein Triac.

Answer

Ein Triac ist für höhere Ströme geeignet als ein Thyristor.

Question 39

Welcher Faktor beeinflusst die Schaltverluste eines Leistungshalbleiters **am stärksten**?

Accepted Answer

Schaltgeschwindigkeit

Answer

Betriebsspannung

Answer

Durchlasswiderstand

Question 40

Welche Maßnahme wird üblicherweise eingesetzt, um die Ansteuerung eines Leistungshalbleiters zu **optimieren**?

Accepted Answer

Verwendung eines Gate-Treibers

Answer

Verwendung einer höheren Betriebsspannung

Answer

Erhöhung des Durchlasswiderstands

Answer

Reduzierung der Schaltgeschwindigkeit

Question 41

Welcher Halbleitertyp zeichnet sich durch **hohe Strombelastbarkeit und Spannungsfestigkeit** aus?

Accepted Answer

Leistungshalbleiter

Answer

Zenerdioden

Answer

Signaldioden

Answer

Transistoren

Question 42

Was ist ein **wesentliches** Merkmal von Leistungshalbleitern im **gesperrten Zustand**?

Accepted Answer

Hohe Spannungsfestigkeit

Answer

Geringe Sperrschichtkapazität

Answer

Hohe Schaltgeschwindigkeit

Answer

Niedriger Durchlasswiderstand

Question 43

Welche Schutzmaßnahme dient **primär** dazu, Leistungshalbleiter vor **Überströmen** zu schützen?

Accepted Answer

Sicherung

Answer

Thermistor

Answer

Varistor

Answer

Kondensator

Question 44

Welcher Ansteuerungsmodus ermöglicht bei Leistungshalbleitern die schnellste Schaltgeschwindigkeit?

Accepted Answer

Hartes Schalten

Answer

Resonanzschalten

Answer

Weiches Schalten

Answer

Hystereseschalten

Question 45

Welche Verlustleistungskomponente ist im Durchlassbetrieb von Leistungshalbleitern am größten?

Accepted Answer

Ohmsche Verluste

Answer

Schaltverluste

Answer

Sättigungsverluste

Answer

Sperrverluste

Question 46

Welches Material wird typischerweise für die Gate-Elektrode von Leistungs-MOSFETs verwendet?

Accepted Answer

Metall

Answer

Silizium

Answer

Oxid

Answer

Kunststoff

Question 47

Welche Eigenschaft von Leistungshalbleitern ist für den Betrieb bei hohen Spannungen am wichtigsten?

Accepted Answer

Durchbruchspannung

Answer

Schaltgeschwindigkeit

Answer

Strombelastbarkeit

Answer

Leitfähigkeit

Question 48

Welche Schaltphase eines Thyristors wird durch Anlegen einer Spannung an das Gate ausgelöst?

Accepted Answer

Zünden (Einschalten)

Answer

Abschalten

Answer

Leiten (Durchlass)

Answer

Sperren (Blockieren)

Question 49

Welcher Verlustmechanismus tritt beim Einschalten von Leistungs-MOSFETs auf?

Accepted Answer

Einschaltverluste

Answer

Abschaltverluste

Answer

Durchlassverluste

Answer

Kurzschlussverluste

Question 50

Welche Ansteuerungstechnik wird verwendet, um die Spannung an einem Leistungs-IGBT zu steuern?

Accepted Answer

Pulsbreitenmodulation (PWM)

Answer

Amplitudenmodulation

Answer

Phasenmodulation

Answer

Frequenzmodulation

Question 51

Welches Schutzgerät wird eingesetzt, um Leistungshalbleiter vor Überströmen zu schützen?

Accepted Answer

Sicherung

Answer

Thyristor

Answer

Transil

Answer

Varistor

Question 52

Was unterscheidet eine Leistungsdiode von einem Bipolartransistor?

Accepted Answer

Einweggleichrichtung

Answer

Gesteuerte Stromführung

Answer

Hohe Strombelastbarkeit

Question 53

Welche Aussage über den Betrieb von IGBTs ist falsch?

Accepted Answer

IGBTs sind selbstleitend

Answer

IGBTs haben eine hohe Strombelastbarkeit

Answer

IGBTs können schnell geschaltet werden

Question 54

Welche Topologie wird typischerweise für die Ansteuerung von Dreiphasen-Wechselrichtern verwendet?

Accepted Answer

Halbbrücken-Topologie

Answer

Vollbrücken-Topologie

Answer

Brückengleichrichter-Topologie

Answer

Thyristor-Steuerkreis

Question 55

Welche der folgenden Anwendungen nutzt Leistungshalbleiter?

Accepted Answer

Elektromotoren

Answer

Speicherbausteine

Answer

Mikroprozessoren

Answer

Analogverstärker