Adaptierte Schaltungstechnik für GaN Leistungselektronik

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Sibylle Dieckerhoff; Dr.-Ing. Joachim Würfl
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277751567

Effiziente Energiewandlung mittels Leistungselektronik hat eine weiter wachsende Bedeutung für ganz unterschiedliche Bereiche wie z.B. Industrie, Konsum-Elektronik, Verkehr und Energieversorgung, hier insbesondere für die Integration erneuerbarer Energiequellen. Mit neuen Leistungshalbleiter- Bauelementen auf Galliumnitrid (GaN) - Basis können wegen der hervorragenden Leit- und Schalteigenschaften hochkompakte und gleichzeitig hocheffiziente Umrichter realisiert werden. Vielversprechend ist die technologische Möglichkeit, bidirektional leitende- und sperrende Transistoren herzustellen und so existierende Schaltungstopologien zu vereinfachen und neue Schaltungstopologien zu entwickeln. In dem Forschungsvorhaben sollen zunächst die Grenzen hartschaltender GaN-Brückenschaltungen im kW-Bereich unter Ausnutzung der bidirektionalen Leiteigenschaften der GaN normally-off Transistoren (HFETs) erforscht werden, wozu optimierte Ansteuerkonzepte und Treiberschaltungen zum Einsatz kommen sollen. Bidirektional sperrende GaN HFETs sollen entwickelt, aufgebaut, unter Anpassung der Ansteuerschaltungen erprobt und anschließend modelliert werden. Anhand der Modelle werden alternative Schaltungskonzepte simuliert, bewertet und ein Schaltungsdemonstrator realisiert, um das Potenzial dieser neuen Technologie zu zeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen