Zum Hauptinhalt springen Zur Navigation springen Zum Kontakt springen

    Mikroelektronikforschung an der Universität Paderborn

    Mit dem Programm „Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab)“ des Rahmenprogramms der Bundesregierung für Forschung und Innovation 2016 bis 2020 hat das Fachgebiet „Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA)“ der Universität Paderborn seine Laborausstattung umfangreich aufwerten und erweitern können. Die Investition steht unter dem Titel „Integriertes Leistungselektroniklabor für WBG-Anwendungen der Zukunft mit höchstem Miniaturisierungs- und Wirkungsgrad“ und trägt dazu bei, eine leistungsfähige und zukunftssichere Infrastruktur zu schaffen, um Forschungsarbeiten an WBG-basierten Systemen von der Entwicklung über den praktischen Aufbau bis hin zur Funktions- und Zuverlässigkeitsanalyse durchführen zu können. WBG steht für „Wide Band Gap“ und beschreibt neuartige Halbleiter mit einer großen Bandlücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband.

    Gegenüber konventionellen leistungselektronischen Halbleitern auf Siliziumbasis bieten WBG-Halbleiter deutliche Vorteile wie eine höhere thermische Leitfähigkeit, höhere Durchbruchsspannungen und deutlich schnellere Schaltvorgänge, wodurch sich leistungselektronische Systeme mit hohen Schaltfrequenzen realisieren lassen. Dadurch können die passiven Komponenten wie Drosseln, Transformatoren und Kondensatoren kompakter ausgelegt werden, was zum einen die Gesamtbauteilkosten (trotz tendenziell höherer Halbleiterkosten) auf einem ähnlichen Niveau wie die silizium-basierter Systeme hält und zum anderen die Leistungsdichte signifikant erhöht, bzw. das Gesamtvolumen der Systeme entsprechend reduziert. Besonders im Kontext mobiler Anwendungen wie z. B. der Elektromobilität ergeben sich durch WBG-basierte leistungselektronische Konverter erhebliche Energieeinsparpotentiale, da u. a. die zu bewegende Gesamtmasse der leistungselektronischen Systeme deutlich verringert werden kann. WBG-Halbleiter stellen aus diesen Gründen einen wichtigen Innovationstreiber in der Leistungselektronik dar.

    Infrastruktur

    Umfeld

    ForLab FutureLab PE

    Foto: André Wirsig

    CNC-Ferritfräse zur Herstellung komplexer Kern-Geometrien für anwendungsspezifische Wickelgüter

    CNC-Wickelautomat zur präzisen Fertigung anwendungsspezifischer Wickelgüter

    Schaltverlustprüfstand zur Charakterisierung von schnell schaltenden Wide Bandgap-Halbleitern

    EMV-Labor.
    Foto: André Wirsig

    Rework-Station zum Be- und Entstücken anspruchsvollster SMD-Gehäuse

    Dampfphasen-Lötsystem zur Erzielung besonders homogener Temperaturverteilungen

    Klimakammern zur Untersuchung von Prototypen, Baugruppen und Bauelementen unter besonderen Umweltbedingungen bzw. unter beschleunigten Alterungstests (Therm. Zyklieren)

    EMV-Labor für leitungsgebundene Störaussendungen

    Foto: André Wirsig

    Kalorimetrische Messkammer zur exakten Verlustbestimmung von Baugruppen und Systemen

    Foto: André Wirsig

    Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik

    • Auslegung, Aufbau, Test und Optimierung leistungselektronischer Systeme
    • Entwurf und Fertigung anwendungsspezifisch optimierter magnetischer Komponenten für die Leistungselektronik
    • Charakterisierung von Leistungshalbleitern
    • Erforschung und Entwicklung leistungs-elektronischer Anwendungen basierend auf Wide Bandgap (GaN, SiC) -Leistungshalbleitern
    • Zuverlässigkeitsprüfungen von Bauelementen, Baugruppen und Systemen

    Fachgebiet Sensorik, flexible Elektronik, integrierte Optik

    Heinz Nixdorf Institut – Fachgruppe Schaltungstechnik, Nanoelektronik und Nanophotonik

    Verbundene Projekte:

    • DFG Schwerpunktprogramm „GaNius – Energieeffiziente Leistungselektronik mit GaN“ Anwendungshintergrund: Kompakter und EMV-armer On-Board Ladewandler für die Elektromobilität.
    • BMWK-Großprojekt NeMo.bil. Interdisziplinäres Projekt zum techn. Aufbau eines neuen elektrifi-zierten Mobilitätssystems mit neuartigen mobilen Ladesystemen hoher Leistung.
    • BMBF – MIELAS
      modularer Multilevel-Traktionswechselrichter (300 kVA) für EV basierend auf einem SiC-Leistungsmodul.
    • BMWi – HelP
      Hocheffizientes, versorgungsnetzfreundliches Stromversorgungssystem für Plasmaschneidanla-gen (30 kW) basierend auf SiC-Halbleitern.

    Lehre

    Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik

    Bachelor-Studiengang Elektrotechnik
    Master-Studiengang Elektrotechnik
    Bachelor-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen Fachrichtung Elektrotechnik
    Master-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen Fachrichtung Elektrotechnik
    Master-Studiengang Electrical Systems Engineering