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 Schaltund
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.