M.Sc. Martin Fein

M. Sc. Philipp Swoboda

Motivation
In der modernen Leistungselektronik geht der Trend hin zu höherer Effizienz bei gleichzeitig verringertem Bauraum. Letzteres hat unter anderem den Vorteil des geringeren Materialeinsatzes, welches Kosten und CO2-Emissionen bei der Herstellung verringert. Diese Ziele sind jedoch mit herkömmlichen Silizum-Leistungshalbleitern nicht zu erreichen, da die Schaltverluste bei höheren Schaltfrequenzen ins Unermessliche steigen würden. Vielversprechend sind hingegen Transistoren, die auf dem Wide-Bandgap Material Gallium-Nitride (GaN) basieren. Diese ermöglichen aufgrund ihrer Materialeigenschaften deutlich geringe Schalt und Durchlassverluste. Sogenannte Trapping-Effekte, wie etwa der dynamische Einschaltwiderstand, hervorgerufen durch Verschiebung der Ladungsträgerkonzentration, verschlechtern jedoch die Performanz. Um unter anderem diesem Problem entgegenzuwirken, hat die Halbleiter-Industrie GaN-HEMTs mit verschiedenen Gate-Technogien auf den Markt
gebracht: Das Schottky p-GaN Gate, den Gate-Injection Transistor (GIT) und die Kaskode.

Aufgabenstellung
Ziel dieser Arbeit ist es, GaN-HEMTs mit unterschiedlichen Gate-Technologien zu vergleichen. Als bewertende Kriterien sollen hierbei der Aufwand der Gate-Ansteuerung, die Durchlassverluste, die Schaltverluste, der Einfluss der Trapping-Effekte und letztendlich der Preis des Bauelements herangezogen werden.

Für die Charakterisierung soll dabei auf einen bereits vorhandenen Prüfplatz zurückgegriffen werden, welcher im Rahmen dieser Arbeit erweitert und verbessert werden soll, damit alle oben genannten Kriterien in der Bewertung der Bauteile berücksichtigt werden können. Hilfreich zur Umsetzung dieser Arbeit wären Erfahrungen mit Python, Embedded Programmierung (C++), Schaltungstechnik und Platinenlayout.