Til hovedinnhold

125-2 Levetidsestimering av krafthalvledere

125-2 Levetidsestimering av krafthalvledere

Seniorforsker

Undersøkelse hvordan driftsavhengig termisk stress påvirker levetiden til krafthalvledere av typen IGBT og SiC.

Omforming av elektrisk energi ved bruk av kraftelektronikk spiller en stadig større rolle i kraftsystemet. Eksempler er integrering av fornybar kraftproduksjon, nye apparater i industriproduksjon og husholdning, likestrøm kraftoverføring (HVDC) og elektrifisering av olje- og gassektoren. Derfor får også omformerkomponentenes og apparatenes pålitelighet et stadig større fokus. Kunnskapsbyggende forskning er nødvendig for å oppnå en bedre forståelse av feilmekanismer, og deretter å bruke denne kunnskapen til å forbedre komponentenes pålitelighet og for å kunne forutse og forebygge feil.

Omformersystemenes kompleksitet nødvendiggjør en stor FoU-innsats for å kunne forbedre komponentenes robusthet og for å kunne øke muligheten til å identifisere og forutse feil. Omformerkomponentenes pålitelighet og robusthet kan forbedres gjennom en større forståelse av feilmekanismene og hvordan disse påvirkes av stressituasjoner, design, konstruksjonsdetaljer og kjøling, og videre gjennom forbedret tilstandsovervåking, inklusiv feildetektering og forvarsel om feil.

Krafthalvlederne, i dag for det meste av typen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) er nøkkelkomponentene, og samtidig de mest sårbare komponentene i kraftomformeren. Som følge av den raske teknologiutviklingen vil både feilmodi og levetid endres etter hvert som nye generasjoner av komponenter lanseres. For å styrke forskningen innen pålitelig kraftelektronikk med hovedfokus på krafthalvlederne, har SINTEF Energi inngått FoU-samarbeid med Technische Univeristät Chemnitz. Et forskningsprosjekt er gjennomført (2009-2014) og et nytt prosjekt med fokus på pålitelighet og robusthet til komponenter for høyspentanvendelser ble igangsatt i 2015.

Oppgaven som tilbys vil være forankret i tema fra dette prosjektet. Videreføring av arbeidet som prosjekt- og masteroppgave ved NTNU er ønskelig. Hvis ønskelig kan også et opphold ved TU Chemnitz inkluderes.

I tilknytning til SINTEF-prosjektet tilbys en oppgave som inkluderer ett eller flere av følgende tema:

  • Å sette seg inn i problemstillinger rundt feilmekanismer for moderne krafthalvleder av typen IGBT og SiC, teoretisk fundament og testmetodikk.
  • Simulering av termisk stress og energitap i omformerkomponenter i ulike driftsmodi.
  • Bidra til utvikling av metoder for akselererte levetidsforsøk av IGBT og SiC komponenter
  • Delta i laboratorieforsøk med "Power Cycling" av IGBT og/eller SiC testobjekter.

Forutsetninger

  • Interesse for kraftelektronikk komponentteori
  • Interesse for eksperimentelt arbeid
  • Grunnleggende kjennskap til kraftelektronikk og numeriske analyseverktøy.

Søknadsprosedyre

Søknadsfristen gikk ut 28. februar.


 

Medveileder