M.Sc. Simon Frank, M.Sc. Martin Fein

Roman Derr

Motivation

Die Materialeigenschaften von GaN als Wide Bandgap Halbleiter, insbesondere die hohe Durchbruchfeldstärke, erlauben die Realisierung von schnellschaltenden High Electron Mobility Transistoren (HEMTs). Diese zeigen auch bei tiefkalten Temperaturen sehr gute Eigenschaften wie einen reduzierten Einschaltwiderstand und eignen sich deshalb z.B. auch für Anwendungen in Kombination mit Supraleitern. Jedoch sind aktuell verfügbare Bauelemente nur mit vergleichsweise geringem Schaltstrom bis etwa 100 A erhältlich, wohingegen supraleitende Anwendungen Ströme im kA-Bereich aufweisen. Nichtsdestotrotz können durch Parallelisierung mehrerer Einzelhalbleiter deutlich höhere Ströme erreicht werden. Vorherige Untersuchungen mit zwei parallelen GaN-HEMTs, sowie die Fachliteratur versprechen eine gute Stromaufteilung sowohl im Statischen als auch während der transienten Schaltflanken. Zur Erreichung noch höherer Ströme müssen jedoch sehr viele Einzelhalbleiter parallel geschaltet werden.

Aufgabenstellung

Diese Arbeit soll daher die Parallelisierung von mehr als zwei GaN-HEMTs näher untersuchen. Dazu soll eine Halbbrücke basierend auf GaN-HEMTs entwickelt, aufgebaut und vermessen werden. Hierfür soll zunächst der aktuelle Stand der Forschung recherchiert werden. Darauf aufbauend sollen passende Treiberschaltungen ausgewählt, sowie ein Platinenlayout entworfen werden, welches die gleichmäßige Stromaufteilung im statischen und transienten Fall sicherstellt. Die entwickelte Platine soll im nächsten Schritt aufgebaut und vermessen werden. Abschließend sollen die gefundenen Messergebnisse validiert und dokumentiert werden.