Semikron (Germany)

Leitermaterialien gewährleisten in Kombination mit – meist polymeren – Isolierstoffen in elektrischen Isoliersystemen grundlegende elektrische Funktionalität. Ferner bilden Druckverfahren zum Aufbau elektronischer Baugruppen und gedruckter Schaltungsträger (Leiterplatten), aber auch in der Mikroelektronik, seit langer Zeit den Stand der Technik ab. Additive Fertigungsverfahren ergänzen als neue, hochinnovative Technologie die etablierten Verfahren und eröffnen für verschiedene elektrotechnische Technologiefelder völlig neue Möglichkeiten. Anwendungen finden sich u.a. im Bereich der (ggf. dreidimensionalen) gedruckten Elektronik, der Mechatronik und Sensorintegration, aber auch in der elektrischen Energietechnik, dem Elektromaschinenbau und der Hochspannungstechnik sowie für die Elektromobilität. Mittlerweile beginnt sich die vergleichsweise anspruchsvolle additive Fertigung von Multimaterialsystemen technologisch zu etablieren. Offen ist derzeit jedoch, in welcher Weise das elektrotechnische Normenwerk an die neuen Technologien angepasst werden kann und muss. Hierbei sind nicht nur Aspekte der elektrotechnischen Funktionalität, sondern auch prozessrelevante Informationen sowie Nachhaltigkeits- und Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen. Seitens der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) versuchen daher die Technischen Komitees IEC TC 15 (Solid electrical insulating materials), IEC TC 91 (Electronics assembly technology), IEC TC 112 (Evaluation and qualification of electrical insulating materials and systems) und IEC TC 119 (Printed Electronics) gemeinsame Wege zur Entwicklung zukünftiger Normen zu finden. Hierzu ist eine Kooperation mit dem für die Normung Additiver Fertigungsverfahren zuständigen Komitee ISO/TC 291 (Additive Manufacturing) der Internationalen Organisation für Normung (ISO) im Rahmen einer Joint Working Group geplant. ISO/TC 291 erarbeitet Nomen für die additive Fertigung außerhalb der Elektrotechnik und kooperiert dabei in vielen Fällen mit der amerikanischen Normungsorganisation ASTM. In Deutschland werden diese Aktivitäten seitens der zuständigen Nationalen Normungsorganisationen, dem Deutschen Institut für Normung (DIN) und der Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (DKE), koordiniert.

An innovative mechanism for short circuit protection (VDS-monitoring of each power switch) of a three-phase MOSFET power inverter system driving an electric motor is presented. This method features a novel filter which is added to the VDS-monitoring circuit of the state-of-the-art inverter. Its application drastically reduces manufacturing costs and complexity. It has been implemented in hardware and tested successfully in the field on inverter/motor combinations on forklifts and other electric vehicles. The method has been patented at German Patent and Trade Mark Office [8].

First results of an epitaxially grown suppressor diode with top side integrated NiCr-alloy metal film resistor exhibiting low temperature coefficient are shown. The device is intended to be mounted nearby an insulated gate bipolar transistor (IGBT) directly onto the same direct copper bonded substrate. It will be contacted using heavy aluminum wire bonds and includes a bidirectional diode as well as the corresponding IGBT gate resistor in one assembly. Using IGBTs without integrated gate resistors, the suppressor diode can limit its gate potential to safe operating conditions. This can be mandatory in cases where high currents, short-circuit faults, high inductances etc. occur.Diode's breakdown voltage (clamping voltage) as well as the resistor value can be adjusted by design to fit diverse applications, e.g. Si or SiC.

The novel Direct Pressed Die (DPD) technology enables design and assembly of high performance module suitable for integration of SiC MOSFET devices. In order to provide a high module power required, e.g., for automotive application in main train, the utilization of a high number of paralleled devices is necessary and the possible oscillations excited between devices have to be avoided. The generic analysis of module stability is done for different chip parameters and assembly techniques and gives guidelines for chip selection. The simulation results are confirmed by measurements.

The purpose of this document is to study the thyristor semiconductor switch through its static, dynamic and triggering parameters, focusing on how they affect and are affected by the variables found in real-life applications.

Different Power Electronic Solutions ranging from 500 kW up to 6 MW comprising power semiconductor devices, DC link capacitors, heatsink, and gate & sense electronics are discussed incorporating new device and packaging technologies, such as SKiiP and SKiN packaging technology, and topologies such as 3-level or even multi-level to cover the wide power range. The design of these Solutions will be reviewed under particular consideration of specific renewable energy requirements, such as reliability, durability and environmental conditions. It can be concluded that rack mountable power semiconductor Solutions can exhibit very high power densities and can provide an effective way to build solar or wind power systems from standardized components.