Wide-Bandgap Halbleiter

Charakterisierung ist der erste Schritt, um eine leistungselektronische Schaltung ordnungsgemäß entwerfen zu können. Ein gutes Verständnis der Halbleiterbauteile ermöglicht, sie in Anwendungen bestmöglich einzusetzen. Die Arbeiten des ILH auf dem Gebiet der Charakterisierung konzentrieren sich auf Leistungsbauelemente basierend auf neuartigen Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke wie GaN und SiC. Eine exakte Simulation benötigt ein präzises Modell, welches das Transistorverhalten unter allen Arbeitsbedingungen beschreibt. Trotz der Komplexität eines genauen Transistormodells muss die Konvergenz und die Berechnungseffizienz gewährleistet werden.

Offene studentische Arbeiten

Die Verwendung von Galliumnitrid (GaN) Leistungsbauelementen in der Elektronik ermöglicht eine Miniaturisierung von Systemen und eine Erhöhung der Leistungsdichte. Das elektrische und thermische Verhalten dieser Bauelemente ist entscheidend für die Transistorauswahl.

In dieser Arbeit sollen verschiedene GaN-Leistungstransistoren hinsichtlich ihres thermischen Verhaltens im Betrieb untersucht und verglichen werden. Dabei sollen temperatursensitive elektrische Parameter verwendet werden, um das Temperaturverhalten in Abhängigkeit vom Verlustleistungsprofil zu bestimmen. Der Entwurf, die Auslegung und der Aufbau einer geeigneten Messschaltung sowie die Durchführung der Messungen sind Teil dieser Arbeit. Außerdem sollen Transistormodelle erstellt werden, die das gemessene Verhalten nachbilden. 

Kontakt: Aline Reck

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In der modernen Leistungselektronik ist eine erhöhte Leistungsdichte und Effizienz angestrebt. Für die thermische Auslegung und die Zuverlässigkeit ist die genaue Kenntniss der Schalt- und Leitverluste von herausragender Bedeutung. Diese sind nicht nur von der Gate-Source sowie Drain-Source Spannung- und Stromabhängig, sondern sind darüber hinaus auch anfällig für Degradation. Ziel dieser Arbeit ist es ein Degradationsmodell für einen Transistor zu entwickeln. Hierfür soll ein beschleunigter Lebensdauer Testsetup gebaut werden, mit einem Peltier-Element für das schnelle thermische zyklieren und somit einen hohen Beschleunigungsfaktor der Degradation. Während des beschleunigten Lebensdauertest sollen spezielle Parameter immer wieder charakterisiert werden, um deren Einfluss und Degradierung festzustellen.

Kontakt:Ruben Schnitzler

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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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Kontakt

Dieses Bild zeigt Dominik Koch

Dominik Koch

M.Sc.

Gruppenleiter Leistungselektronik / Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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Benjamin Schoch

M.Sc.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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