Experimentelle Demonstration eines bipolaren Hochspannungsschalters mit beidseitig gesteuerten Emitterstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Stoisiek
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5317004

Bipolare Leistungshalbleiterbauelemente mit hoher Spannungsfestigkeit (Thyristoren, GTOs, IGBTs) stellen in ihrer konstruktiven Auslegung immer ein Kompromiß zwischen niedrigem Spannungsabfall im eingeschalteten Zustand einerseits und niedrigen Schaltverlusten andererseits dar. Kompromißlos Leistungshalbleiter, bei denen die Emittereigenschaften elektrisch steuerbar und die damit unterschiedlichen Betriebsbedingungen jeweils optimal anpaßbar sind, wurden zwar vorgeschlagen, bisher jedoch nur durch numerische Simulation untersucht. Eine experimentelle Realisierung der vertikal stromführenden Strukturen scheiterte bisher daran, daß die nötige Herstellungstechnologie extrem aufwendig ist. Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist die Herstellung von lateral stromführenden hochsperrenden bipolaren Leistungshalbleitern mit beidseitig steuerbaren Emitterstrukturen sowohl zur experimentellen Verifikation des vorgeschlagenen neuen Bauelementtyps als auch zur experimentellen Untersuchung seiner Anwendungsmöglichkeiten. Die konkret vorgesehene neuartige Bauelementstruktur ist dabei so gewählt, daß sie unter ausschließlicher Benutzung eines in Forschungsinstituten und bei industriellen IC-Herstellern vorhandenen IC-Herstellungsprozesses realisiert werden kann und somit der Aufwand zur Herstellung in einem vertretbaren Rahmen bleibt. Darüber hinaus ist die von uns vorgeschlagene Bauelementstruktur zur Integration in sogenannte Smart-Power ICs geeignet, die im Bereich kleiner und mittlerer Leistung bevorzugt Einsatz finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen