Leistungselektronik für die effiziente Energienutzung

Die Leistungselektronik ist eine wichtige Querschnittstechnologie. Überall dort, wo elektrische Energie gebraucht wird, muss sie verteilt, gewandelt oder geregelt werden.

Dies ist die Aufgabe der Leistungselektronik. Wichtige Anwendungen sind die Stromversorgung in Industrieprozessen, die Antriebstechnik, die Informations- und Kommunikationstechnologien sowie die Beleuchtungstechnik.

Leistungselektronik umfasst weite Bereiche der Wertschöpfung: Beginnend mit komplexen Basismaterialien werden mit geeigneter Aufbau- und Verbindungstechnik zunächst Komponenten, dann Baugruppen und abschließend ganze Systeme aufgebaut. Übergeordnetes Ziel ist dabei stets die Energieeffizienz.

Stand der Technik sind heute leistungselektronische Systeme auf Basis von Siliziumhalbleitern. Einerseits wird deren Integrationsdichte weiter steigen, andererseits hat die Forschung vielversprechende neue Ausgangsmaterialien hervorgebracht, mit denen ein großer Effizienzsprung bei der Wandlung elektrischer Energie und bei der Miniaturisierung möglich wird.

Forschungsthemen sind unter anderem:

  • neuartige schaltungstechnische Lösungen für effiziente Gesamtsysteme auf Basis neuer Leistungshalbleitermaterialien,
  • neue Ansätze für die Aufbau- und Verbindungstechnik und das Thermomanagement, um die Potenziale neuer Materialien zu nutzen, beispielsweise für höhere Schaltfrequenzen und andere Arbeitstemperaturen,
  • Modellbildung für Fehlermechanismen und Optimierung der Zuverlässigkeit auf Bauteil- und Systemebene,
  • die stärkere Vernetzung und Systemintelligenz für hochintegrierte Lösungen auf Basis aller Materialklassen.

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