Offene studentische Arbeiten
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
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
Dominik Koch
M.Sc.Gruppenleiter Leistungselektronik / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Benjamin Schoch
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter