KalMol
Kaskadierbare leistungselektronische Modulatoren für höchste Anforderungen in der Lasermesstechnik
Motivation
KMU bilden eine tragende Säule der deutschen Wirtschaft. Sie sind oft hochspezialisiert, wichtige Partner in Innovations- und Wertschöpfungsketten und Treiber des technischen Fortschritts. KMU-getriebene Innovationen im Bereich der Elektroniksysteme tragen dazu bei, dass Deutschland seine Wettbewerbsfähigkeit als Produktions- und Entwicklungsstandort in den Anwenderbranchen elektronischer Systeme stärkt.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Leistungsschalters für gepulste Laser, die zum Beispiel in der Qualitätskontrolle bei der Fertigung von Medikamenten eingesetzt werden. In jeder Sekunde werden mehrere tausend Messungen durchgeführt und der Laser jedes Mal ein- und wieder ausgeschaltet. Da für den Laserbetrieb sehr hohe Spannungen und Stromdichten benötigt werden, sind die elektronischen Anforderungen an solche Leistungsschalter sehr hoch. Genau hier erlauben moderne Halbleiterbauelemente auf Basis von Silizium, Galliumnitrid und Siliziumcarbid signifikante Verbesserungen im Vergleich zu bisherigen Lösungen, d. h. den Aufbau effizienterer Leistungsschalter. Im Projekt muss neben einem darauf abgestimmten Schaltungsdesign ein besonderes Augenmerk auf die Kühlung und die elektromagnetische Verträglichkeit gelegt werden.
Innovationen und Perspektiven
Im Gegensatz zu den klassischen Schaltern aus gasgefüllten Röhrengleichrichtern zeichnen sich die Halbleiterbauelemente durch ihre geringe Baugröße, ihre sehr genaue Steuerbarkeit und die geringen Schaltverluste aus. Ausschlaggebend ist jedoch die Schaltzeit im Nanosekundenbereich: Erst so wird ein Einsatz in Messanlagen, die bei laufender Produktion betrieben werden können, ermöglicht. Neben der Pharmaindustrie wird auch eine Nutzung in der Lebensmittel- und Medizinproduktherstellung angestrebt.