Julia Tscherniewski

Entwicklung einer integrierten Leistungshalbbrücke mit SiC-MOS-FETs

Die Leistungselektronik befindet sich wie alle Bereiche der Elektrotechnik stets im Wandel. In der Vergangenheit haben sich die Einsatzbereiche bestehender Technologien erweitert und neue kamen auf den Markt. Aktuell zeichnet sich ab, dass neue MOS-FETs für Inverter in Elektromobilität eingesetzt werden können. Es gibt hier zwei vielversprechende Richtungen auf Galliumnitrid- (GaN) und auf Siliciumcarbid-Basis (SiC). Beide Technologien ermöglichen es, sinnvoll höhere Spannungen mit MOS-FETs zu schalten, als es mit ähnlichen Transistoren auf Silicium-Basis möglich wäre. Bisher werden hier üblicherweise IGBTs eingesetzt.

In dieser Arbeit soll ein Halbbrücken-Modul mit MOS-FETs auf Basis von Siliciumcarbid entwickelt werden. Ziel ist es, eine möglichst hohe Zwischenkreisspannung zu erreichen. Daher sollten Transistoren mit einer großen Durchbruchspannung gewählt werden. Mit dem Modul soll eine Ausgangsleistung von ca. 10 kW (Sinus-Wechselstrom) erreichbar sein. Um die anfallende Wärme abzuführen, ist ein geeignetes Kühlkonzept zu entwickeln. Der benötigte Gatetreiber muss entwickelt und sinnvoll platziert werden. Es sollen zwei Module aufgebaut werden.

In einem Versuchsaufbau mit einer Lastinduktivität sollen die Eigenschaften der Module bestimmt werden. Die Ergebnisse sind in einem Seminarvortrag zu präsentieren.

Dazu sind u.a. folgende Punkte zu bearbeiten:

• Untersuchung verschiedener Konzepte zum Aufbau und Kühlung der Module
• Auswahl geeigneter Komponenten und Entwicklung eines Schaltplans
• Erstellung eines Layouts mit der Software Altium Designer
• Inbetriebnahme und Test der Schaltung
• Schriftliche Dokumentation der Ergebnisse und Präsentation in einem Seminarvortrag