Dieses Projekt zielt darauf ab, neuartige Techniken und Verfahren zur Messung intrinsischer Bauelementeigenschaften zu entwickeln und die verschiedenen in der Leistungselektronik verwendeten Halbleitertechnologien wie GaN, SiC und Si zu vergleichen, um zu verstehen, wie diese Technologien für eine effiziente Leistungsumwandlung besser angewendet werden können. Die Informationen über die Verlustmechanismen kommerziell erhältlicher Bauelemente werden auch Möglichkeiten eröffnen, die Halbleiterdesigns zu verbessern.
Insbesondere haben wir zunächst die Ausgangskapazität von GaN-Geräten als kritische Verlustquelle im Hochfrequenzbetrieb identifiziert und fortschrittliche Messmethoden untersucht, um das Verlustniveau genau zu bestimmen. Es werden neue energieorientierte Methoden und Messmethoden auf Waferebene vorgeschlagen, um die Verluste im Zusammenhang mit der Ausgangskapazität zu charakterisieren. Die Messung, Analyse und Modellierung von Ausgangskapazitätsverlusten liefert Einblicke in das Geräteverhalten und das Verständnis der Ursprünge dieser Verluste.
Um den Vergleich verschiedener Wide-Band-Gap-Leistungshalbleitertechnologien zu erleichtern, haben wir eine umfassende Verlustanalyse für den Soft-Switching-Betrieb von Wide-Band-Gap-Transistoren demonstriert. Dazu gehören Verluste im Zusammenhang mit der Leitung und der dynamischen Widerstandsverschlechterung im EIN-Zustand sowie das Laden/Entladen der Eingangskapazität und der Ausgangskapazität. Die Studie erleichtert die Bewertung von Systemverlusten und die Auswahl effizienter Leistungsgeräte auf der Grundlage der Kompromisse zwischen verschiedenen Verlustquellen bei hohen Frequenzen. Diese Analyse ist auch für Geräteingenieure aufschlussreich, um Hochleistungs-Leistungstransistoren für Hochfrequenzanwendungen zu entwerfen.
Schließlich haben wir ein neues kalorimetrisches Echtzeit-Messsystem entwickelt, um die Schaltverluste in Hochfrequenzwandlern genau zu bestimmen, wo elektrische Messungen eine Herausforderung darstellen.