In der modernen Leistungselektronik ist Zuverlässigkeit Trumpf

Leistungselektronik-Systeme, Halbleitermodule für mittlere und hohe Leistungen und Zuverlässigkeit der Leistungselektronik-Systeme waren Themen, die im Fokus der „International Conference on Integrated Power Electronic Systems“ CIPS 2010 standen.

(firmenpresse) -
Zu der Tagung hatte die Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG) und das European Center for Power Electronics (ECPE) in Zusammenarbeit mit ZVEI und der IEEE Power Electronics Society internationale Experten nach Nürnberg eingeladen.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen zweifelsohne über das Potenzial, einen entscheidenden Beitrag zur Realisierung der ehrgeizigen Ziele zur CO2-Emission zu leisten. „Für die rasche Markteinführung bei gleichzeitiger Verbesserung der Wettbewerbssituation in Verbindung mit einer Kostenreduktion für den Endverbraucher ist es sinnvoll, ein standardisiertes Set von Komponenten, Modulen und Subkomponenten zu entwickeln“, schlug Wolfgang Wondrak Leiter des Bereichs „Hardware Power Electronics” der Daimler AG in Böblingen vor. Diese Komponenten könnten von Originalgeräteherstellern und Automobilzulieferern entwickelt werden. Das Potenzial, über den Preis zu höheren Stückzahlen und zum Marktdurchbruch zu gelangen, sei sehr hoch, betonte Wondrak.

Eine wichtige Rolle für Anwendungen im Automobilbereich kommt der LDMOS (Laterally Diffused Metal-Oxide Semiconductor)-Chip-Technologie zu, da sie die Entwicklung von äußerst zuverlässigen und preiswerten Linear-Verstärkerschaltungen in Verbindung mit einem ausgezeichneten thermischen Verhalten erlaubt. In Zusammenarbeit mit der Villacher Infineon Technologies AG ist es einem Team an der ETH Zürich jetzt gelungen, ein neues Screening-Verfahren zur Überprüfung der Zuverlässigkeit von LDMOS-Transistoren zu entwickeln.

„Unser Ziel ist es, dem Anwender im Automobilbereich einen möglichst fehlerfreien Transistor garantieren zu können“, verdeutlichte Vezio Malandruccolo vom Laboratorium für Integrierte Systeme der ETH Zürich. Traditionelle Prüfmethoden, die auf Burn-in und In-line-Tests basierten, seien zeit- und kostenaufwändig. Die neue Methode zielt dagegen auf ein Screening von Kristalldefekten im LDMOS-Transistor sowie auf die Fehlerüberprüfung des Gateoxids ab. Beispielsweise können ab einer kritischen Dicke des Gateoxid Elektronen vom Gate durch die Potenzialbarriere in das Kanalgebiet tunneln. In der Folge können erhebliche Leckströme durch das Gateoxid auftreten. Hieraus ergeben sich wiederum ernsthafte Herausforderungen an die Langzeitzuverlässigkeit des Materials.



Hochtemperaturelektronik für Hochleistungsschaltkreise

Auch die bei hoch integrierten Schaltkreisen auftretenden Temperaturen zwingen die Entwickler zunehmend in die Innovationsoffensive. „Der Verbraucher erwartet die Verfügbarkeit robuster Elektroniken, die auch bei hohen Temperaturen zuverlässig arbeiten“, verdeutlichte Pierre Delatte von der CISSOID S. A. mit Sitz in Mont-Saint-Guibert. Auf der Basis von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) hat das Unternehmen einen Schaltkreis entwickelt, der in dem Temperaturintervall zwischen – 55 °C und + 225 °C zuverlässig betrieben werden kann. Auf den bisherigen Erfahrungen aufbauend seien sowohl neue Chips als auch Designvarianten in der Entwicklung, ergänzte Delatte.

Insgesamt waren die Themen des Kongresses breit gestreut und demonstrierten erneut in aller Deutlichkeit, dass es heute keine Technologie mehr gibt, die nicht von der integrierten Elektronik profitiert. Die Anforderungen, die an diese gestellt werden, muten manchmal widersprüchlich an. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn Systemen unter robusten Arbeitsbedingungen zugleich ein hohes Maß an Sicherheit abverlangt wird. Das Spektrum der Anwendungen erstreckte sich vom bereits erwähnten Automobilbau bis hin zu fehlertolerante Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, die von einer Forschergruppe von der britischen Newcastle Universität vorgestellt wurde. Auch die Solarenergie soll als zukunftsträchtige Ressource von den modernen Entwicklungen profitieren. So zeigte beispielsweise Regine Mallwitz von der im nordhessischen Niestetal ansässigen SMA Solar Technology AG in ihrem Vortrag auf, wie sich der Weg zu effizienteren Solarinvertern ebnen lässt.



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Datum: 17.03.2010 - 17:31 Uhr
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