Simon Frank

Fabian Stamer

offen

Motivation
Für die Auslegung und Dimensionierung von Stromrichtern ist die Charakterisierung von Halbleitern bzw. Halbleitermodulen essentiell wichtig. Hierfür müssen auch die auftretenden Schaltenergien vermessen werden, welche insbesondere von der Temperatur abhängig sind. Standardmäßig sind in den Datenblättern der Hersteller oftmals nur Schaltenergien für einige, bestimmten Arbeitspunkte angegeben. Besonders für sehr niedrige Temperaturen finden sich häufig keine Daten, weshalb hier eine Vermessung notwendig ist, um zuverlässige Aussagen über die auftretenden Verluste und das Halbleiterverhalten treffen zu können. Der Betrieb von Halbleitern in diesem Temperaturbereich könnte zukünftig eine Rolle spielen, wenn diese z.B. in Kombination mit supraleitenden Systemen, welche sich ebenfalls auf einem extrem niedrigen Temperaturniveau befinden, eingesetzt werden. Beispiel hierfür ist die Leistungselektronik für einen supraleitenden Windkraftgenerator.

Aufgabenstellung
Am Institut existiert bereits ein Doppelpulsprüfplatz, mit dessen Hilfe Schaltvorgänge vermessen und daraus die auftretenden Schaltverluste berechnet werden können. Dieser Prüfplatz ist jedoch durch den momentanen Aufbau auf einen Temperaturbereich von -20°C bis 160°C begrenzt. Im Zuge dieser Arbeit soll er deshalb erweitert werden, sodass auch Halbleitereigenschaften bei Temperaturen bis -100°C näher untersucht werden können. Hierfür muss zunächst ein geeignetes Konzept entwickelt und passende Kühltechnik recherchiert werden. Es folgt die Auslegung und mechanische Konstruktion der Messkabine, deren Aufbau und Inbetriebnahme, sowie Integration in die bereits existierende Technik. Abgeschlossen werden soll die Arbeit mit einem exemplarischem Messaufbau, bei welchem ein Halbleitermodul im genannten Temperaturbereich charakterisiert wird.