TU Chemnitz erforscht neuartige Lösungen zur Lebensdauermodellierung von Siliziumkarbid-Bauelementen
Professur Leistungselektronik der TU Chemnitz bringt ihre Expertise zur Zuverlässigkeits- und Robustheitsanalyse von Siliziumkarbid-Leistungshalbleitern sowie zur präzisen Lebensdauervorhersage in das EU-Projekt „FASTLANE“ ein
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Projektleiter Mohamed Alaluss (l.) mit Sven Thiele und Patrick Heimler (r.) bei der Vorbereitung einer Robustheitsmessung an Siliziumkarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (SiC MOSFETs). Foto: Abhishek Maitra
Siliziumkarbid (SiC) ist ein extrem hartes und temperaturstabiles Halbleitermaterial, das in vielen elektrotechnischen Anwendungsfeldern an Bedeutung gewinnt und deshalb auch in der Forschung stark in den Fokus gerückt ist. Im von der Europäischen Union geförderten Projekt „FASTLANE – Boosting the European Value Chain for Sustainable Power Electronics“, an dem 29 Partnerinnen und Partner aus acht europäischen Ländern beteiligt sind, wird die Implementierung von SiC-basierter Leistungselektronik durch die Einführung von wettbewerbsfähigen innovativen Technologien in einer vollständig europäischen Wertschöpfungskette beschleunigt. Ziel ist es, die Anwendungsmöglichkeiten von SiC-basierter Leistungselektronik zu erweitern, wobei der Schwerpunkt hierbei auf der Entwicklung neuartiger SiC-Halbleiter und deren Erforschung in der Anwendung liegt.
Gefördert wird das Vorhaben von der Europäischen Union von Mai 2024 bis April 2027 in einem Umfang von rund 95 Millionen Euro. Daran beteiligt ist auch die Professur Leistungselektronik (Leitung: Prof. Dr. Thomas Basler) der Technischen Universität Chemnitz, deren Forschungsarbeiten mit rund 620.000 Euro gefördert werden. Konsortialführer ist die VALEO eAutomotive Germany GmbH (Deutschland) in Zusammenarbeit mit der VALEO Systemes de Controle Moteur SAS (Frankreich).
Die Forschenden der TU Chemnitz beschäftigen sich im FASTLANE-Projekt insbesondere mit der Zuverlässigkeits- und Robustheitsanalyse von Leistungshalbleitern auf Basis von Siliziumkarbid. „Siliziumkarbid ermöglicht im direkten Vergleich mit Silizium deutlich effizientere Leistungshalbleiter. Dadurch ergeben sich vielfältige systemische Vorteile wie eine verlustärmere Energiewandlung, einfachere Kühlkonzepte und kleinerer benötigter Bauraum. Aufgrund herausfordernder Siliziumkarbid-Materialeigenschaften ergeben sich jedoch auch einige Nachteile in Bezug auf die Langzeitstabilität der Hableiter, wie der Lastwechselfestigkeit, und bei der Robustheit gegenüber Überlast-Vorfällen in der Schaltung. Hier wird die TU Chemnitz zur Optimierung dieser Punkte im Projekt beitragen“, so Basler.
Ein weiterer Arbeitsbereich soll zudem mögliche Verbesserungen bei der Temperatur- und Stromerfassung, mit Auswirkungen auf die Genauigkeit der Lebensdauervorhersage von Chips und Systemen der Leistungselektronik, darstellen. Die Unterstützung für Hersteller bei der Verbesserung von Prozessen und in der Produktion sowie die Prüfung und Bewertung neuer Sensoren hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit in leistungselektronischen Bauelementen und der Vergleich der Messdaten mit bereits etablierten Messverfahren bilden einen weiteren Schwerpunkt der Forschungsarbeiten der Professur.
Homepage des Projektes: https://fastlaneproject.eu
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Thomas Basler, Telefon 0371 531-37843, E-Mail thomas.basler@etit.tu-chemnitz.de.
Mario Steinebach
06.08.2024
