Prüfplatz zur elektrischen und thermischen Charakterisierung von Leistungshalbleitern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der „Prüfplatz für die elektrische und thermische Charakterisierung von Hochleistungshalbleiterbauelementen“ ermöglicht vielfältige experimentelle Untersuchungen an Leistungshalbleitern mit Sperrspannungen bis 6500 V und Nennströmen bis in den kA-Bereich. Entsprechend kam er in den vergangenen Jahren für mehrere Forschungsprojekte aus dem Bereich der IGBT-Ansteuer- und -Applikationstechnik zum Einsatz. Besonders hervorzuheben sind hier die Arbeiten zur Wechselwirkung der Plasmadynamik beim Abschalten von IGBTs mit der IGBT-Ansteuerung. Durch die Möglichkeit, Messungen auch bei Temperaturen bis hinunter zu -50°C durchzuführen, konnten Betriebspunkte mit sehr geringer Plasmaüberflutung eingestellt werden. Dadurch gelang es, die Randbedingungen für vollständige Stromumverteilung beim Abschalten paralleler IGBT einzustellen, diesen Effekt reproduzierbar zu messen und so zu verstehen. Ebenso erklärt werden konnte der Einfluss des inhomogenen Ladungsträgerplasmas bei IGBT mit Rückseitenemitter-Shorts auf das Ausschaltverhalten. Besonders die an diesem Prüfplatz in einem sehr großen Temperaturbereich einstellbare Sperrschichttemperatur ermöglichte die Analyse der Temperaturabhängigkeit dieser Effekte und auf diesem Wege die Identifikation der Ursachen. Die thermischen Messmöglichkeiten wurden zur Chakterisierung des Verhaltens rückwärts leitfähiger IGBT genutzt. Damit konnte die theoretisch zu erwartende geringere thermische Zyklenbelastung gegenüber Standard IGBT mit separater Freilaufdiode in Betriebspunkten geringer Ausgangsfrequenz auch experimentell nachgewiesen und eindrucksvoll visualisiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Effect of the miller-capacitance during turn-off of IGBTs at different temperatures. ISPS 2012, Prag
Böhmer, J., Eckel, H.-G.
- Current mismatch during switching due to the self-turn-off effect in paralleled IGBT. EPE 2013, Lille
Böhmer, J.,Schumann, J, Fleisch, K., Eckel, H.-G.
- Impact of inhomogeneous current distribution on the turn-off behaviour of BIGTs. PCIM Europe 2013, Nürnberg
Wigger, D., Weiß, D., Eckel, H.-G.
- Influence of the charge distribution on the electrical behavior of the BIGT. PCIM Europe 2014, Nürnberg
Wigger, D., Eckel, H.-G.
- Wirkung des Ladungsträgerplasmas auf das Abschaltverhalten von Insulated Gate Bipolar Transistoren. Dissertation Universität Rostock 2014
Jürgen Böhmer
