Wide-Bandgap Semiconductors

Characterization is the first step to properly design power electronic circuits. A good knowledge of the semiconductor devices enables the optimal utilization of the devices capabilities in the application. The work at ILH in the field of characterization is focused on semiconductor devices based on novel wide-bandgap materials such as GaN and SiC. Modeling is an important aspect to predict the behavior of electronic systems in simulations. This enables the optimization of the circuit during its design phase prior to the first prototype building. An accurate simulation requires a detailed model which describes the transistor behavior in all operation regions. Moreover, transistor models must also ease the circuit simulators' convergence and be computational efficient. The ILH concentrates research on development of equivalent circuit based transistor models for SiC and GaN power devices.

Open student theses

Transistoren auf Basis von Galliumnitrid (GaN) gelten als vielversprechende Bauteile, um fundamentale, materialbedinge Beschränkungen siliciumbasierter Leistungstransistoren zu übertreffen. Doch neben ihren positiven Eigenschaften trüben einige Nachteile das sonst positive Gesamtbild. Eines dieser Probleme ist der sog. „Dynamische RDS,on-Effekt“, welcher die temporäre Erhöhung des Durchgangswiderstandes unmittelbar nach dem Einschalten beschreibt. Gerade bei höheren Schaltfrequenzen, welche durch die Nutzung von GaN-HEMTs angestrebt werden, spielt dieser Effekt also eine große Rolle. In dieser studentischen Arbeit soll der dynamische On-State-Widerstand eines HEMTs vermessen und der Einfluss verschiedener äußerer Parameter untersucht werden.

Arbeitspunkte

  • Einarbeitung in die Thematik des dynamischen RDS,on-Effektes
  • Einarbeitung in die zugrunde liegende Messmethodik
  • Design von Platinen für die Vermessung der HEMTs
  • Durchführung von Messreihen, Analyse der erhobenen Daten
  • Datenauswertung
  • Ausarbeitung und Vortrag

Kontakt: Mathias Weiser

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Bedingt durch ihre vorteilhaften Materialeigenschaften sind Transistoren aus Galliumnitrid (GaN) auch für leistungselektronische Anwendungsbereiche attraktiv. Lange Zeit waren für Transistoren dieser Art allerdings nur empirische Modelle verfügbar. In jüngster Vergangenheit wurden von der „Compact Modelling Coalition“, einer Interessengemeinschaft für die Standardisierung von Simulationsmodellen, zwei physikalisch basierte Modelle als Industriestandard vorgeschlagen: das „MIT Virtual Source GaN“ (MVSG) des MIT, sowie das „Advanced Spice Model for HEMTs“ (ASM-HEMT) des IIT Kanpur. In dieser studentischen Arbeit sollen für einen vorliegenden Transistor für beide Modelle ein Parametersatz extrahiert und beide Modelle hinsichtlich ihrer Eigenschaften verglichen werden.

Arbeitspunkte

  • Einarbeitung in die Funktionsweise von MVSG und ASM-HEMT
  • Charakterisierung eines GaN-HEMTs mit einem Semiconductor Device Analyser
  • Parameterextraktion
  • Prüfung der resultierenden Transistormodelle
  • Ausarbeitung und Vortrag

Kontakt: Mathias Weiser

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Dominik Koch

M.Sc.

Group Leader Power Electronics / Research Assistant

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Benjamin Schoch

M.Sc.

Research Assistant

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