Open student thesis
The aim of this call is to develop innovative solutions for researching and programming GaN inverters for BLDC motors in order to maximize the efficiency and performance of these systems. To this end, different commutation schemes will be considered and compared in terms of inverter and motor efficiency.
Kontakt: Jeremy Nuzzo
This work aims to thermally optimize a PCB-embedded Gallium Nitride half-bridge by FEM simulations which are then to be verified by thermal measurements.
This research aims to enhance the accuracy of modeling gallium nitride (GaN) power components by integrating thermal impedance curves into the ASM-HEMT model. These curves, extracted from GaN transistor datasheets and approximated using an RC thermal network in Matlab Simulink, will be incorporated into ASM-HEMT Verilog-A code using Advanced Design System (ADS). Simulations will then validate the improved thermal behavior predictions of GaN transistors under various operating conditions.
In modern power electronics, the aim is to increase power density and efficiency. For thermal design and reliability, precise knowledge of switching and conduction losses is of paramount importance. These are not only dependent on the gate-source and drain-source voltage and current, but are also susceptible to degradation. The aim of this work is to develop a degradation model for a transistor. For this purpose, an accelerated lifetime test setup is to be built, with a Peltier element for fast thermal cycling and thus a high acceleration factor of degradation. During the accelerated lifetime test, special parameters are to be characterized repeatedly in order to determine their influence and degradation.
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
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
Contact
Dominik Koch
M.Sc.Group Leader Power Electronics / Research Assistant
Benjamin Schoch
M.Sc.Research Assistant