2016-10-01  –  2019-03-31

261.015,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB), Erlangen, Bayern

03ET7563C

Monitoring und Netzschutz [EB1821]

01171669/1  –  StossIGBT

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI6)

Energie

Ziel dieses Verbundprojekts ist die Einführung eines halbleiterbasierten Blitzschutzsystems für Niederspannungsnetze. Dazu sind über die Halbleiterschalter Stoßströme von mehreren Kiloampere abzuleiten. Bisher kommerziell verfügbare Insulated-Gate Bipolar-Transistoren (IGBTs) für klassische Leistungselektronische Anwendungen sind als spannungsgesteuerte, abschaltbare Bauelemente grundsätzlich geeignet, aber deren Sättigungsstromstärke ist zu gering, um Überspannungen aus dem Wechselstromnetz ableiten zu können, die aus Blitzeinschlägen herrühren. Deshalb werden in diesem Vorhaben IGBT mit hoher Stoßstromfestigkeit bei der Fa. IXYS entwickelt und hergestellt. In Vorversuchen haben sich die elektrischen Eigenschaften der IGBTs der Fa. IXYS als vielversprechende Ausgangsbasis für die skizzierte Applikation erwiesen. Die Durchführung der Arbeiten gliedert sich in vier Arbeitspakete, bei denen das Fraunhofer IISB beteiligt ist. Im ersten Arbeitspaket werden theoretische Vorarbeiten für die Entwicklung stoßstromfester IGBTs einschließlich Spezifikation und TCAD-Modellierung durchgeführt. Im zweiten Arbeitspaket wird dann die stoßstromfeste IGBT-Technologie erforscht und die benötigten Prozessschritte entwickelt und implementiert. Eine Untersuchung der elektrischen Zuverlässigkeit der neuartigen Bauelemente wird in diesem Arbeitspaket ebenfalls durchgeführt. Im dritten und vierten Arbeitspaket unterstützt das IISB bei der Spezifikation für die Ansteuerung der stoßstromfesten IGBTs sowie bei der Auslegung für voll funktionsfähige Modulmuster.