Modellentwicklung und Parameterextraktion zur physikalischen basierten Simulation des Schaltverhaltens von IGBT in Schaltungssimulatorren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans-Günter Eckel
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 219804322

Im Rahmen dieses Vorhaben sollen ein Modell zur Simulation des Schaltverhaltens von Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT) in Schaltungssimulatoren und ein Verfahren zur Parameterextraktion entwickelt werden. Mit diesem Modell soll das Zusammenspiel zwischen dem IGBT und seiner Ansteuerschaltung untersucht werden können. Es soll sich dafür zwischen physikalisch basierten Modellen zur FEM Simulation und Modellen mit passiven und aktiven Ersatzelementen zur Schaltungssimulation einordnen. Folgende Ziele werden dabei verfolgt:• Modellierung des Ausschaltens des IGBT mit einer ausreichenden Genauigkeit, um die Wechselwirkung zwischen dem IGBT und komplexen Ansteuerschaltungen simulieren zu können. Dazu sollen sowohl das Ausräumen des Plasmas als auch der Strom durch die Miller-Kapazität physikalisch fundiert wiedergegeben werden. So soll ein Einblick in die physikalischen Vorgänge im Inneren des IGBT während der Schaltflanken gewährt und ein besseres Verständnis für Ursachen und Wirkungen beim Eingriff der Ansteuerung auf den IGBT ermöglicht werden.• Räumlich analytisch lösbares Gleichungssystem, Verzicht auf rechenintensive FEM Rechnung, dadurch gute Integrierbarkeit in Schaltungssimulatoren.• Parametrierbarkeit des Modells durch Messungen, dadurch Unabhängigkeit von Herstellerangaben zu bauteilinternen Größen, die oft nicht zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen