Bauelemente in der Leistungselektronik

Design

Für den Entwurf und der Optimierung modernster leistungselektronischer Bauelemente von der Transistorzelle bis hin zu Terminierungsstrukturen unterstützen wir sowohl kommerzielle als auch Open-Source-Tools. Typische Bauelementarchitekturen basieren auf:

  • Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET)
  • Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT)
  • Bipolartransistoren (BJT)
  • Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT)
  • Leistungsdioden (z. B. SBD, MPS)

Neben der allgemeinen Funktionalität entwickeln wir Designs für exemplarisch gewünschte Kompromisse zwischen hoher Durchbruchspannung, niedrigem Einschaltwiderstand und Betriebsrobustheit oder passen existierende Designs an.

Simulationen

simulations performed using Silvaco TCAD.

Wir verwenden komplexe Arbeitsabläufe, um den Herstellungsprozess von Halbleitern zu modellieren, typischerweise auf Feature-Skala, und untersuchen anschließend das Bauelementverhalten auf Transistorebene bis hin zu Simulationen auf Schaltungsebene.

Zu den Prozessmodellen gehören:

  • Ionen-Implantation
  • Dotierungsdiffusion und -aktivierung
  • Oxidation
  • Abscheidung
  • Ätzung

Bauelementsimulationen können Folgendes umfassen:

  • Selbsterhitzungseffekte
  • Co-Simulation von Schaltkreisen
  • Degradationseffekte 

Um die Entstehung atomarer Defekte und deren Auswirkungen auf das Verhalten und die Zuverlässigkeit von Bauelementen zu untersuchen, werden Modellierungsmöglichkeiten auf atomarer Skala entwickelt, die in unseren Modellierungsworkflow integriert sind.

Charakterisierung und Zuverlässigkeit

Im Aufbau. Derzeit nutzen wir externe Partner, um elektrische Charakterisierungen und materialwissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen.

Infrastruktur

  • UNIX-Cluster und Workstations für fortgeschrittene Layout- und Modellierungs-Workflows.
  • Der Zugang zu kommerziellen Design- und Modellierungswerkzeugen erfolgt über die Mitgliedschaft bei EUROPRACTICE.
  • Zusätzliche Infrastruktur wird derzeit beschafft.