Monolithisch integrierter bidirektionaler Schalter auf Silizium-Basis

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Innerhalb des DFG-SPP "Halbleiterbauelemente hoher Leistung" wurde im Teilprojekt "Hochsperrende Zweirichtungsventile" der TU-Braunschweig (Gruppe Prof. Sittig) eine neue Bauelementstruktur (MOS-gesteuerter bidirektionaler Schalter (MBS) simuliert und patentiert. Auf dieser Ausgangsbasis erfolgte am IHT-RWTH Aachen eine Vorlaufstudie im Rahmen des DFG-Projekts Ku 540/43-1 über technologische Möglichkeiten zur Umsetzung dieses Konzepts.Ziel dieses Projektes ist die Erforschung monolithisch integrierter bidirektionaler Schalter (MBS) auf Silizium-Basis für extrem verlustarme und hochsperrende Zweirichtungsventile der Leistungselektronik. Der Einfluss materialspezifischer Aspekte sowie Geometrie- und Herstellungsparameter sollen im Detail untersucht werden, um das physikalische Wirkprinzip des Bauelementes eindeutig zu klären und zu verstehen. Der MBS soll mit doppelseitiger Substrat-Prozessierung und nano-technologischen Verfahren auf intrinsischem Si-Substrat realisiert werden, um die prognostizierten hervorragenden elektrischen Eigenschaften des Schaltelements (Leckströme: 10-4 A/cm2 bei T=400K, Sperrspannung: bis zu 6.5kV bei Durchlassspannungen kleiner 1V für Stromdichten von 200 A/cm2) optimal erforschen, verifizieren und evaluieren zu können. Es wird erwartet, dass die prognostizierten elektrischen Daten anhand von realen Bauelementmustern bestätigt werden können. Die Forschungsarbeiten erfolgen in enger Kooperation mit dem Simulationspartner TU-Braunschweig.