Geschäftsfeld - Energie

Das Einsatzgebiet der Leistungselektronik vergrößert sich stetig, die Anwendungen werden immer komplexer und anspruchsvoller. Die Möglichkeiten, die die neuen Halbleitermaterialien Silizium-Karbid (SiC) und Gallium-Nitrid (GaN) eröffnen, erfordern neue Wege in der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT). Chiptemperaturen bis 250 °C und mehr werden möglich, und damit muss die AVT an die neuen Bedingungen angepasst werden.

SiC- und GaN-Halbleiter nähern sich in ihren Eigenschaften schon sehr stark einem idealen Schalter an. Hohe Schaltgeschwindigkeiten im Zusammenhang mit den innerhalb des Packages und bei der Anbindung an die Umgebung parasitär auftretenden Induktivitäten und Kapazitäten erzeugen unerwünschte Schwingungen, die störend auf den Betrieb wirken. Ein EMV-optimiertes Package-Design hilft nachweislich, Verluste zu minimieren und einen störungsarmen Betrieb zu gewährleisten.

Neben Anpassungen in der konventionellen Packaging-Technologie steht auch die Möglichkeit zur Verfügung, Leistungshalbleiter in Leiterplattenmaterial einzubetten. Dies ermöglicht eine direkte Anbindung des Zwischenkreises an die Schaltung und eine optimale Führung der Leiterbahnen. Die Streuinduktivität in der Zuleitung kann so um eine bis zwei Größenordnungen auf unter 1nH reduziert werden.

Der Trend zur Miniaturisierung macht auch vor der Leistungselektronik nicht halt. Der Schlüssel zu kleinen, leistungsstarken Modulen ist ein exzellentes thermisches Management.

All diese technologischen Fertigkeiten helfen uns am Fraunhofer IZM, den für Ihre Anwendung passenden Um- oder Gleichrichter zu bauen – egal, ob es sich dabei um Piezoansteuerungen für Mikropumpen oder Lichtanwendungen handelt, um den Einsatz in der regenerativen Energietechnik oder um Elektromobilität. In den umfangreich ausgestatteten Laboren werden Umrichter auf Herz und Nieren geprüft.

Thermisches Management

Die in leistungselektronischen Bauelementen entstehende Wärme muss zuverlässig abgeführt werden. Hierzu ist es nötig, den gesamten Wärmepfad in einem Systemansatz zu betrachten ...

Zuverlässigkeit

Modelle und Überwachungsfunktionen in Leistungsmodulen können helfen, Kosten zu sparen. Man kann genauer vorhersagen, wie lange ein Modul voraussichtlich noch etwa laufen wird und die Wartungsarbeiten entsprechend vornehmen.

Aufbau- und Verbindungstechnik

In der Entwicklungsphase kann der Aufbau des Leistungselektronikteils derart gestaltet werden, dass der thermo-mechanische Stress im Betrieb möglichst gering bleibt. Zuverlässigkeit und auch Lebensdauer können in dieser Phase bereits entscheidend beeinflusst werden.

Low Inductance

Siliziumcarbid-Halbleiter verfügen über eine hohe Stromanstiegsgeschwindigkeit beim Ein- und Ausschalten. Damit kann die Schaltfrequenz in Umrichterschaltungen drastisch erhöht werden ...
 

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Leistungselektronik