Integrierte Gatetreiber in SOI-Technologie für 600V- und 1200V-Leistungssysteme

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Konzeption und dem Entwurf von Gatetreiber-ICs in Hochspannungs-SOI-Technologie für 600V- und 1200V-Leistungssysteme und deren Applikation in Intelligenten Leistungsmodulen (IPM). Das Spektrum existierender Gatetreiber- und IPM-Lösungen wird in den Vorbetrachtungen aufgezeigt. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen wird eine 600V-SOI-Technologie als Entwurfsplattform ausgewählt und ein neuartiges Gatetreiberkonzept entwickelt, welches bisherige Einschränkungen vollintegrierter Ansteuerbausteine hinsichtlich Spannungs-, Laststrom- und Temperaturbereich, sowie Störsicherheit überwindet. Beispielhaft wird der vollständige Entwurf eines 1200V-IGBT-Halbbrückentreibers von der Schaltungsentwicklung bis zum Layout verfolgt. Kernstück des Bausteins ist ein innovatives Levelshifterkonzept mit dem durch direkte Kaskadierung zweier 600V-Transistoren der verfügbare Spannungsbereich verdoppelt wird. Weiterhin ist durch erweiterte Levelshifter die Entkopplung der primär- und sekundärseitigen Bezugspotentiale im BOTTOM-Signalweg möglich, was das Schalten höherer Lastströme ermöglicht. Umfangreiche experimentelle Untersuchungen bestätigen die vollständige Funktionsfähigkeit des entwickelten Gatetreibers und dessen Eignung für 1200V-IPMs.