Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie
Besuchen Sie unsere Expert*innen auf der PCIM!
Sind Sie neugierig, was wir Ihnen auf dieser spannenden Veranstaltung präsentieren werden? Unten finden Sie faszinierende Informationen zu unseren innovativen Exponaten!
PCIM 2025
Leistungselektronik
PowerCare
Jährlich Megatonnen von Treibhausgasemissionen in Industrie und Mobilität einsparen durch intelligente Leistungselektronik mit neuartigen Galliumnitrid-Halbleitern in Motorsteuerungen?
Um eine Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und den Umstieg auf regenerative Energiequellen umzusetzen, muss eine weitgehende Elektrifizierung von Produktion und Mobilität stattfinden. Damit steigt der Bedarf an kompakter, energieeffizienter und zuverlässiger Leistungselektronik. Im Projekt PowerCare werden neuartige vertikale Galliumnitrid-Leistungshalbleiter sowie echtzeitfähige Ausfallmodelle entwickelt und in einem Motorantrieb eingesetzt. Hierbei verfolgt PowerCare einen neuen Ansatz im Überwachungskonzept durch eine miniaturisierte Motorsteuerung mit integrierter KI-Ausfallvorhersage. Damit legt das Projekt den Grundstein für die nächste Evolutionsstufe intelligenter, nachhaltiger Leistungsmodule.
Innovative Bauelemente
From Planar to Vertical: Custom Solutions for Advanced Si- and GaN-based Power Electronics
Das Fraunhofer ISIT unterstützt die kontinuierliche Miniaturisierung von Leistungselektronik-Applikationen bei gleichzeitig erhöhter Leistungsdichte auf System- und Bauelementeebene und bietet die Entwicklung von Bauelementen wie anwendungsspezifische PowerMOS-Transistoren auf Siliziumbasis, IGBTs und Dioden mit Sperrfähigkeiten bis 1200V sowie fortschrittliche Leistungstransistoren und Dioden auf Galliumnitridbasis mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften und Schaltgeschwindigkeiten bis in den ns-Bereich.
Unsere Use Cases:
- Automotive power inverters for EV drives
- Passive Bauelemente für hochfrequente Schaltnetzteile - Mikrospulen
- Silicon Membrane Technology zur polymerfreien Realisierung von Filterstrukturen
Elektronische Energiesysteme
Energieumwandlung
Hocheffiziente Leistungsumwandlung für intelligentere Energiesysteme
Wir entwickeln und testen fortschrittliche Leistungsumwandler für kleine bis mittlere Leistungen für Anwendungen wie Antriebe und Netzintegration. Durch den Einsatz modernster Technologien - GaN, SiC, Planartransformatoren und integrierte Multiport-Topologien - liefern wir hohe Effizienz und Leistungsdichte bei minimalen Kosten.
Auf unserem Stand zu sehen:
- Der Smart Energy Router - ein konfigurierbarer 40-kW-DC/DC-Wandler, der dezentrale Energiequellen und -speicher nahtlos integriert.
- Hohe Verfügbarkeit: Aktive Zuverlässigkeit durch intelligente Hardware-Software-Fehlertoleranz, ohne große Redundanz.
- Bewährte Leistung: Validiert durch Power Hardware-in-the-Loop (PHiL)-Tests unter realen Bedingungen.
- Optimiertes Design: Effiziente, kompakte und kostengünstige Lösungen, die auf Ihre Anwendung zugeschnitten sind.
Entdecken Sie die Zukunft der zuverlässigen, leistungsstarken Energieumwandlung - nur an unserem Stand.
Digitaler Zwilling für Leistungselektronik
Verbesserte Leistung und minimierte Ausfallzeiten mit unseren thermischen digitalen Zwillingen:
Unsere thermische digitale Zwillingstechnologie modelliert das thermische Verhalten von Leistungsmodulen in Echtzeit. Durch die Überwachung einiger weniger wichtiger Temperaturpunkte erstellen wir ein genaues virtuelles Abbild, das die Sperrschichttemperaturen schätzt und den Zustand und die Alterung der Komponenten verfolgt.
Wichtigste Vorteile:
- Überwachung der Alterung in Echtzeit: Frühzeitige Erkennung von Degradation und Vermeidung unerwarteter Ausfallzeiten.
- Bessere Wartung: Planen Sie die Wartung auf der Grundlage genauer Lebensdauervorhersagen.
- Verlängern Sie die PQ-Leistungskurven und die Überlastfähigkeit durch Reduzierung der Konstruktionsspannen.
- Kosten und Größe reduzieren: Minimieren Sie die Überdimensionierung mit präzisen thermischen Daten.
- Verlängern Sie die Lebensdauer: Ermöglichen Sie intelligente Steuerungsstrategien für eine längere Lebensdauer der Module.
Planartransformatoren - Magnetische Komponenten
Da die Leistungselektronik immer kompakter und effizienter wird, spielt die Magnetik eine entscheidende Rolle. Unsere kundenspezifischen Planartransformatoren sind für hohe Leistung in platzbeschränkten Hochleistungsanwendungen ausgelegt.
Unser Messestand zeigt:
Planartransformatoren mit einer Leistung von bis zu >30 kW/L und einem Betrieb von >200 kHz, die für maximale Effizienz und Zuverlässigkeit ausgelegt sind.
Die wichtigsten Vorteile:
- Ultra-hohe Leistungsdichte: Kompakte Designs mit Leistungen bis zu >30 kW
- Präzisionsleistung: Optimierte Störgrößen (Leckage, Kapazität, Wärmewiderstand) für vorhersehbares Verhalten
- Niedriges Profil: Perfekt für enge Platzverhältnisse ohne Leistungseinbußen
- Breiter Frequenzbereich: Zuverlässige Leistung bei mittleren bis hohen Frequenzen
- Optimierung auf Systemebene: Nutzung der hauseigenen Modellierungs- und Umrichterexpertise für ganzheitliche, kosteneffiziente Designs
Sehen Sie selbst, wie unsere fortschrittlichen Magnete Ihre Energieumwandlungssysteme verbessern - besuchen Sie uns an unserem Stand.
Mikro-Fertigungsverfahren
Custom Module Services
Thermographie an einem defekten Transformator
CT an einem In-Ear Lautsprecher
Die Arbeitsgruppe Module Services bietet umfassende Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanalysen sowie Prozessoptimierung an. Dabei nutzen wir unser vielfältiges Analyseportfolio wie z.B. Röntgen (2D, 3D, Laminographie), optische Inspektion, metallographische Präparation sowie elektrische Tests (unter anderem: aktive und passive Auslagerung und elektrische Lastwechsel bis 2000A). Ergänzt wird dieses Portfolio durch Methoden zur beschleunigten Alterung wie Temperatur- und Klimaauslagerung, z.B. unter elektrischer Last.
Jahrzehntelange Erfahrung in der Qualitäts- und Zuverlässigkeitsbewertung sowie der Schadensanalyse von Komponenten, Modulen und Systemen elektronischer Baugruppen aller Anwendungsgebiete von der Steuerungselektronik bis hin zur Leistungselektronik liefern die Basis für eine zielgerichtete Analyse. Ergänzt durch unser umfangreiches Fertigungs-Know-how elektronischer Systeme bietet dies die Grundlage für eine qualifizierte Ursachenforschung und daraus resultierende Prozess- und Fertigungsoptimierung zur Herstellung fertigungsgerechter, kostenoptimierter und zuverlässiger Elektronik.
Gerne unterstützen wir Sie mit Analytik und Fertigungs-Know-how bei der Einführung neuer Technologien, der Qualitätsbewertung bestehender Produkte und Prozesse sowie der Schadensanalyse und Zuverlässigkeitsbewertung Ihrer Produkte.
