Ziel des Verbundprojektes InGA ist eine Technologieentwicklung, die eine räumliche Verbindung der Leistungselektronik eines Umrichters mit der elektrischen Maschine zulässt, indem die Leistungselektronik direkt an die elektrische Maschine oder in deren unmittelbarer Nähe angebaut werden kann. Die so entwickelte elektrische Antriebseinheit kann dadurch vom Automobilhersteller als kompakte Komponente in den Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges integriert werden. SiCED hat Schottky-Dioden und JFETs an seine Verbundpartner geliefert, um verschiedene Topologien in U- und I-Umrichtem zu bewerten. Diese Ergebnisse werden vom Partner TU Braunschweig berichtet in dessen Abschlussbericht. Die eigenen Arbeiten konzentrierten sich auf die Entwicklung neuer Fertigungstechniken für Schottky-Dioden und JFETs im Hinblick auf Hochtemperaturbauelemente, die den Anforderungen im PKW genügen. Es zeigte sich, dass eine Barrierentechnik für Hochtemperatur-Schottkydioden auf der Basis von Schottky-Metallen nicht darstellbar war, weil die Barrieren entgegen den Erwartungen nicht über 1,25 eV hinausgingen. Um ein in Flussrichtung temperaturunabhängiges Bauelement zu entwickeln, wurden schottky-ähnliche Tunneldioden auf der Basis von Metallsilizid/SiC-Hetero-Übergängen untersucht. Es wurden vielversprechende Dioden hergestellt, deren Sperrverhalten allerdings deutlich von den Tunneleigenschaften des Metailsilizid-Si-SiC-Überganges geprägt wurde, was sich in einer Abnahme der Sperrspannung mit zunehmender Temperatur auswirkte. Bei der Auslegung solcher Dioden müsste daher von einer dickeren Driftzone als üblich ausgegangen werden. Die JFET-Fortentwicklung konzentrierte sich einerseits auf ein PSPICE-Modell, um dynamisches Verhalten in vorbestimmten Schaltungen zu simulieren, und andererseits auf Vorarbeiten zur Einführung von Stepperlithografie, da nur so ein shrinking des Layouts möglich sein wird. Parallel durchgeführte Untersuchungen an 600-V-JFETs mit größerer aktiver Fläche und größerer Kanallänge bewiesen, dass steilere IV-Kennlinien mit verbesserten differentiellen Widerstand und höherer Stromtragfähigkeit darstellbar sind.
The intention of the joint research project InGA is the development of a technology allowing the spatial proximity of the power converter to the electrical engine by mounting the power electronics directly at the engine or very close to it. Hereby, the automotive manufacturer is in the position to integrate the developed electrical drive train as a compact component in the drive train of the hybrid electrical vehicle (HEV). SiCED has delivered Schottkydiodes and JFETs to the project partners in order to evaluate different topologies of U- and I-converters. The results of this evaluation will be reported by the partner TU Braunschweig in their final report. The work of SiCED concentrated on the development of new fabrication technologies for Schottky-Diodes and JFETs with respect to high temperature applications, which meet the requirements of automotive demands. It turned out that a barrier technology on the basis of Schottky metals is not achievable for high temperature Schottkydiodes, because in contrast to the authors' expectations the barrier heights did not exceed 1.25 V. In order to develop a device with nearly temperature independent forward characteristics Schottkylike tunneling diodes based on metal silicide/SiC hetero junctions were investigated. With respect to forward I-V-behavior promising diodes could be fabricated. However, their blocking characteristics were clearly dominated by the tunneling properties of the metal silicide/Si-SiC-junction resulting in a decrease of the reverse voltage with increasing temperature. As a consequence the thickness of the drift region of such hetero junction-diodes must be increased in order to fulfill blocking requirements. The further development of the JFETs concentrated on one hand on a PSPICE model to simulate the dynamic behavior in predetermined circuits and on the other hand on preliminary work to establish stepper lithography, which is the only way for shrinking the layout. In parallel investigations on 600-V-JFETs with increased active area and larger channel length showed steeper I-V-characteristics with improved differential resistance and higher current handling capability of these 600-V-JFETs.
Leistungselektronik für Hybridantriebe in PKW und Nutzfahrzeuganwendungen - Integrierbar in Getriebe und Antriebsstrang, hochtemperaturfähig, zuverlässig und robust. Abschlussbericht zum Teilvorhaben 19 U 6007D im Verbundprojekt INGA. Berichtszeitraum: 01.07.2006 bis 31.12.2009
High-temperature power electronics for use in hybrid vehicles - Integration into the power-train, reliable and robust
2009
30 Seiten, 25 Bilder, 1 Tabelle, 15 Quellen
Report
Deutsch
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