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Simulationsgestützte Leistungs-Optimierung von IGCT (Thyristor)

Ein Team der FHNW optimiert das Packaging und damit die Leistungsfähigkeit eines Halbleiter-Bauelements.

Thyristor_02.JPG

Ziele

Durch thermo-mechanische und elektrische Simulationen und experimentelle Validierungsversuche die wesentlichen Vorgänge innerhalb der IGCT Einheit charakterisieren und damit das Packaging optimieren. Die maximale Betriebstemperatur soll dadurch gesteigert werden, was zu einer Steigerung der Konstant Leistung führen wird.

Ausgangslage

IGCT (Intergrated Gate Commutated Thyristor) sind Halbleiter-Bauelemente, die in Umrichter für grosse Motoren oder in der Stromübertragung eingesetzt werden. Der im Wesentlichen limitierende Faktor für die Leistungsfähigkeit dieser IGCT ist heute das Packaging. Das Packaging beschreibt die Prozessschritte, bei denen der Halbleiter mit einem Trägermaterial z.B. Gehäuse verbunden wird.

Ergebnis

  • Vollgekoppelte «Thermisch-Mechanisch-Elektrische-Simulation» und experimentelle Valdierung in 3D eines kompletten IGCT (Intergrated Gate Commutated Thyristor)
  • Speziell entwickelte experimentelle Untersuchungsmethoden (elektrisch / thermisch / mechanisch) ermöglichen ein besseres Verständnis des IGCT-Verhaltens und dienen als Input für die Simulationsmodelle.
  • Reduktion der Betriebstemperatur durch Optimierung der Kühlung und IGCT

Projekt-Information

Auftraggeber ABB Semiconductor AG
Ausführung Institut für Thermo- und Fluidengineering FHNW, Institut für Aerosol- und Sensortechnik
Dauer 3 Jahre
Förderung Kommission für Technologie und Innovation KTI
Team ABB Semiconductor: Carlo Tosi, Maria Alexandrova, Martin Arnold, Thomas Stiansny
  FHNW: Roland Fischer, Kevin Hauenstein, Christian Kähr, Norbert Hofmann, Nicola Schulz

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