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Thermisches Online-Monitoring von Leistungshalbleitern

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Energiewandlung

Betreuer: Nils Jahn,

Beginn ab: 01.10.2019

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 6

Beschreibung: Mit fortschreitender Entwicklung zum autonomen Fahren kommt der Ausfallsicherheit von elektrischen Systemen im KFZ eine besondere Bedeutung zu. Unter der Annahme, dass in Zukunft der Fahrer als Redundanzebene entfällt, kann der Ausfall einer elektronischen Komponente (z.B.: Steuergerät der Servolenkung) zu schweren Unfällen führen. Der Einbau redundanter Systeme würde zu einer deutlichen Kosten- und Gewichtszunahme führen, weshalb die frühzeitige Detektion von Schäden in der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) eine wichtige Rolle in der Entwicklung zukünftiger Mobilitätsformen einnimmt.

Die Projektgruppe "Thermisches Online-Monitoring von Leistungshalbleitern" beschäftigt sich deshalb mit dem Erzeugen und Messen von thermischen Wellen auf Leiterkarten. In Anlehnung an optische Thermographie-Verfahren werden über eine Wärmequelle definierte Wärmeimpulse oder -wellen eingebracht und hinter dem "Device under test" (DUT) mittels einer geeigneten Sensorik gemessen. Das Ziel des Vorhabens ist es einen Versuchsstand zu entwerfen und aufzubauen, mit dem es möglich ist aus den Eigenschaften der Wärmewelle eine Aussage über den Zustand der AVT eines Leistungshalbleiters zu treffen.

Hierzu ist ein Aufbau angedacht, welcher in drei Module eingeteilt ist. Das erste Modul dient zur Erzeugung eines/einer definierten Wärmepulses/Wärmewelle. Ein Vergleich verschiedener Erzeugungsmethoden soll eine möglichst genau definierte Anregung des Systems gewährleisten. Bei dem zweiten Modul handelt es sich um das eigentliche Testboard auf dem das DUT und die Auswerteelektronik platziert werden. Das Testboard soll dem Aufbau einer industrienahen Leiterkarte entsprechen. Die Positionierung der einzelnen Bauteile wird zuvor mittels thermischer FVM-Simulation bestimmt. Das dritte Modul umfasst sämtliche Auswertungselektronik und Messdatenauswertung. Hierzu zählen unter anderem die Auswahl eines geeigneten Messverfahrens, die Ansteuerung dieses Messverfahrens und die PC-Schnittstelle.