Offene studentische Arbeiten
Die Degradation von Bond-Wires ist ein dominanter Ausfallmechanismus in Leistungs-MOSFETs. Time-Domain-Reflectometry (TDR) ermöglicht eine zerstörungsfreie Erkennung von Bond-Wire-Lift-Off und Degradation, jedoch decken reale Datensätze oft nur eingeschränkte Szenarien ab. In dieser Arbeit wird ein CST- oder ANSYS-Simulationsmodell zur Generierung von TDR-Signalen für definierte Bond-Wire-Fehlerzustände entwickelt und mit experimentellen Messungen verglichen. Darauf aufbauend wird ein Machine-Learning-Modell entworfen und trainiert, um Bond-Wire-Zustände zu klassifizieren und die Robustheit sowie Generalisierung der Zustandsüberwachung zu verbessern.
Art der Arbeit:
BA❌ FA ✅ MA ✅
Vorkentnisse:
- Sicherer Umgang mit CST Studio
- Kenntnisse in Leistungselektronik
- Kenntnisse in Signalverarbeitung und Machine Learning
Kontakt:
Das Aufkommen von Halbleitern mit großer Bandlücke (WBG) wie Galliumnitrid (GaN) und Siliziumkarbid (SiC) hat zu erheblichen Verbesserungen hinsichtlich Schaltgeschwindigkeit, Wirkungsgrad und Leistungsdichte in leistungselektronischen Systemen geführt. Ihre Robustheit unter extremen Bedingungen wird stark von ihrem Verhalten bei Kurzschlussereignissen beeinflusst. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Prüfung von GaN- und SiC-Bauelementen mit wiederholten Kurzschlüssen (RSC). Neben dem Erwerb grundlegender Kenntnisse über die Physik von WBG-Halbleitern und Testmethoden umfasst die Arbeit die Softwareerweiterung und die Integration eines fortschrittlichen Wärmemanagements in den bestehenden Prüfstand, um realistische Betriebsbedingungen zu simulieren. Ziel ist es, die Grenzen der Bauelemente unter wiederholter Beanspruchung zu charakterisieren und Degradationsmechanismen zu untersuchen.
Art der Arbeit:
BA❌ FA ✅ MA ✅
Vorkentnisse:
- Grundkenntnisse in Leistungselektronik und Halbleiterbauelementen
- Interesse an experimenteller Arbeit sowie Datenanalyse
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Vorkenntnisse in der Mikrocontrollerprogrammierung wünschenswert
Kontakt:
In dieser Arbeit soll das Alterungsverhalten von SiC-MOSFETs systematisch untersucht werden. Hierzu werden zunächst Regelstrategien erarbeitet und implementiert, die das Regeln des Temperaturhubes auf Basis von TSEP-Messungen erlaubt. Anschließend werden statische Lastwechseltests mit konstantem Temperaturhub durchgeführt. Ziel ist es, Alterungsmechanismen zu identifizieren, ihren Einfluss auf die elektrischen Parameter zu quantifizieren und mögliche Zusammenhänge zwischen Belastungsprofil und Degradation abzuleiten.
Art der Arbeit:
BA❌ FA ✅ MA ✅
Vorkenntnisse:
- Grundkenntnisse in Leistungselektronik und Halbleiterbauelementen
- Interesse an experimenteller Arbeit sowie Datenanalyse
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Vorkenntnisse in der Mikrocontrollerprogrammierung wünschenswert
Kontakt:
Steigende Schaltfrequenzen stellen immer höhere Anforderungen an die Signalerzeugung und -verarbeitung für leistungselektronische Anwendungen: Höhere Schaltfrequenzen erlauben den Einsatz kleinerer passiver Bauelemente, erfordern aber schnellere Steuerungen. Um eine solche Steuerung zu realisieren, ist ein Steuerungs- und Ansteuersystem erforderlich, das den gestiegenen Anforderungen gerecht wird. Um bei diesen hohen Frequenzen arbeiten zu können, bieten Mikrocontroller nicht mehr genügend Leistung. Daher soll eine FPGA-basierte Alternative auf Basis des Diligent Cmod A7 35T Evaluation Boards entwickelt werden.
Art der Arbeit:
BA ✅ FA ✅ MA ✅
Vorkenntnisse:
- Inhalte der Vorlesungen RT 1 und LE 1
- Inhalte aus der Vorlesung RT 2 hilfreich
- Programmierkenntnisse idealerweise in Verbindung mit FPGAs wünschenswert
Kontakt:
Diese Arbeit zielt darauf ab, die Genauigkeit der Temperaturabschätzung in Leistungshalbleiterbauelementen mithilfe temperatur-sensitiver elektrischer Parameter (TSEPs) zu verbessern, die häufig durch Rauschen, Anomalien und Drift infolge von Bauteildegradation beeinträchtigt werden. Das Projekt untersucht fortgeschrittene Techniken zur Rauschminderung, Anomalieerkennung und Driftkorrektur, um die Schätzgenauigkeit bei minimaler Sensorzahl zu erhöhen. Zu den Hauptaufgaben gehören die Auswahl und Bewertung geeigneter Algorithmen zur Rauschminderung und Anomalieerkennung für TSEP-basierte Temperaturabschätzung, wobei Genauigkeit, Reaktionszeit und Komplexität verglichen werden. Ein weiteres Ziel ist es, die Anzahl der benötigten TSEPs für eine genaue Schätzung der Temperatur mithilfe von maschinellen Lernmethoden zu minimieren.
Vorkentnisse:
- MATLAB oder Python
- Verständnis der Leistungselektronik
- Kenntnisse in Signalverarbeitung und maschinellem Lernen.
Kontakt:
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung eines Fahrsimulators, der mit einem digitalen Zwilling eines Dreiphasen-Wechselrichters verbunden ist. Der Simulator ermöglicht die Echtzeit-Interaktion mit dem Wechselrichtermodell und damit die Analyse des Systemverhaltens unter verschiedenen Fahrbedingungen. Durch die Integration des digitalen Zwillings wird es möglich, Alterungseffekte der Transistoren zu überwachen, die Leistung zu optimieren und vorausschauende Regelungsstrategien zu implementieren. Dieser Ansatz trägt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit, einer längeren Lebensdauer und einem intelligenteren Energiemanagement in leistungselektronischen Systemen bei.
Art der Arbeit:
BA ✅ FA ✅ MA ✅
Vorkenntnisse:
- Erfahrung mit MQTT-Kommunikationsprotokollen für den Echtzeit-Datenaustausch
- Beherrschung von MATLAB/Simulink für die Modellierung und Simulation dynamischer Systeme
- Kenntnisse in Leistungselektronik und Steuerung von Dreiphasen-Wechselrichtern
- Vertrautheit mit Digital-Twin-Konzepten und vorausschauenden Wartungsstrategien
Kontakt:
Kontakt
Dominik Koch
M.Sc.Gruppenleiter Leistungselektronik / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Benjamin Schoch
M.Sc.Gruppenleiter Hochfrequenzelektronik / Wissenschaftlicher Mitarbeiter