Prüfsystem für Leistungshalbleiter und leistungselektronische Systeme

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571344710

Leistungselektronische Schaltungen dienen der Umwandlung elektrischer Energie und erreichen heutzutage eine stetig steigende Relevanz und Verbreitung in industriellen Anlagen und auch im alltäglichen Leben (z.B. Elektromobilität, Ladegeräte für Mobiltelefone, etc.). Zur Erreichung von Effizienz-, Design- und Nachhaltigkeitszielen ist es essenziell, Betriebsparameter von leistungselektronischen Schaltungen und der an der Energiewandlung beteiligten Leistungshalbleiter analysieren und bewerten zu können. Daraus lassen sich neben klassischen statischen und dynamischen Entwurfsparametern auch Modelle ableiten, die bspw. der Lebensdauerprognose dieser Schaltungen bzw. Bauelemente dienen können.Bei einem Doppelpulstest wird das zu untersuchende Bauelement bzw. die zu untersuchende Baugruppe mit zwei aufeinander folgenden Schaltimpulsen beaufschlagt. Dabei können zahlreiche auslegungsrelevante Betriebsdaten, wie Schaltgradienten, Verlustleistungen, Ladungsmengen etc. aus den aufgezeichneten Schaltvorgängen abgeleitet werden, die häufig nicht in Datenblättern in ausreichender Detailtiefe zu finden sind. Aufgrund der wählbaren Randbedingungen dieser Tests wie bspw. unterschiedliche Gate-Beschaltungen oder unterschiedliche Temperaturen, kann das Betriebsverhalten sehr nah an realen Einsatzbedingungen ermittelt werden.Das zu hier beantragte Prüfsystem ist in der Lage diese Untersuchungen durchzuführen und soll dabei auch auf die Anforderungen von modernen, schnellschaltenden Bauelementen ausgelegt sein. Gerade diese Bauelemente stellen die Messtechnik, die Performance und Idealität der umgebenden Schaltungstechnik zur Ansteuerung und Analyse noch vor hohe Herausforderungen. Das Prüfsystem besteht grundsätzlich aus mehreren Kernkomponenten, die die Untersuchungen nur in Kombination ermöglichen und dazu speziell aufeinander abgestimmt sind, bspw. optimierte Shunts und ein Oszilloskop mit hoher Bandbreite und hoher Vertikalauflösung.Um unterschiedliche Fragestellungen zu adressieren, ist das System modular in drei Sicherheitsarbeitsplätzen organisiert. Perspektivisch sollen neben der klassischen Charakterisierung, sowie der Erprobung neuartiger Messtechnik in diesem System auch Untersuchungen unter extremen Einsatzbedingungen wie bspw. Einsatz von Komponenten im Tieftemperaturbereich oder die Analyse von während der Durchführung von beschleunigten Lebensdauertests durch active power cycling ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Prüfsystem für Leistungshalbleiter und leistungselektronische Systeme
• Gerätegruppe: 2780 Spezielle Meß- und Prüfgeräte für Halbleiter und Röhren (außer 620-659)
• Antragstellende Institution: Hochschule Kaiserslautern
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Christian Schumann