Offene studentische Arbeiten
Ziel dieser Ausschreibung ist es, innovative Lösungen zur Erforschung und Programmierung von GaN-Invertern für BLDC-Motoren zu entwickeln, um die Effizienz und Leistungsfähigkeit dieser Systeme zu maximieren. Hierfür werden unterschiedliche Kommutierungsschemata betrachtet und in Hinsicht der Inverter- und Motoreffizienz verglichen.
Kontakt: Jeremy Nuzzo
Ziel dieser Arbeit ist die thermische Optimierung einer in eine Leiterplatte eingebetteten Galliumnitrid-Halbbrücke durch FEM-Simulationen, die anschließend durch thermische Messungen verifiziert werden sollen.
Diese Forschungsarbeit zielt darauf ab, die Genauigkeit der Modellierung von Leistungsbauelementen aus Galliumnitrid (GaN) zu verbessern, indem thermische Impedanzkurven in das ASM-HEMT-Modell integriert werden. Diese Kurven, die aus den Datenblättern von GaN-Transistoren extrahiert und mit Hilfe eines thermischen RC-Netzwerks in Matlab Simulink approximiert wurden, werden mit Hilfe von Advanced Design System (ADS) in den ASM-HEMT Verilog-A Code integriert. Die Simulationen werden dann die verbesserten Vorhersagen des thermischen Verhaltens von GaN-Transistoren unter verschiedenen Betriebsbedingungen bestätigen.
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.
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
Dominik Koch
M.Sc.Gruppenleiter Leistungselektronik / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Benjamin Schoch
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter