FIH3605 Krafthalvledarkomponenter 7,5 hp

Kursen utgår från fysikaliska material- och transportegenskaper för att bygga upp en kunskap och förståelse om hur halvledarkomponenter används för att reglera elektriska effekter. Grunderna i halvledarfysik och komponentteori repeteras kortfattat, men delar som har stor relevans för kraftkomponenter behandlas mer ingående, t ex lavingenombrott och laddningsbärarlivstid. Både uni- och bipolära komponenttyper diskuteras, t ex Schottky- och pn-dioder, bipolärtransistor, tyristorer, MOSFETar och IGBTer. Fokus ligger på förståelse av komponentprestanda utifrån fysikaliska egenskaper och hur förluster kan minimeras samtidigt som switchfrekvens, ström- och spänningskapacitet kan öka, genom att optimera materialegenskaperna och design.

Denna kurs behandlar moderna halvledarkomponenter som används för att styra elektriska effekter i t ex motordrifter och konverteringskretsar. idag utgörs dessa av kiselbaserade komponenter, men komponenter i andra material som kiselkarbid kommer också att beröras.

Studenten skall efter genomgången kurs

• ha kunskap om transportparametrar för olika material.
• förstå hur transportparametrar, som doping, livstid och mobilitet, påverkar elektron- och hålflöden hos komponenter.
• ha insikt i vad som begränsar strömmar, spänningar och switchtider i komponenter, t ex genombrottsmekanismer och temperaturberoenden.
• förstå design och funktion för typiska uni- och bipolära kraftkomponenter, t ex dioder, tyristorer och IGBTer.
• ha god förståelse för hur förluster uppstår i olika komponenter.
• kunna välja lämplig komponenttyp till olika kretstillämpningar.
• kunna analysera och numeriskt uppskatta viktiga komponentparametrar, som framspänningsfall och genombrottsspänning, från fysikaliska parametrar.
• ha grundläggande praktisk erfarenhet av mätningar av komponentprestanda.
• ha tillräckliga kunskaper i ämnet för att förstå vetenskapliga artiklar om krafthalvledarkomponenter.

Kunskaper om halvledarfysik och funktionen hos pn-övergång, metall-halvledarövergång samt MOS-styret.

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

• EXA1 - Examination, 7,5 hp, betygsskala: P, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

P/F

Redovisning av individuellt projekt, genomgången labbkurs, hemuppgifter

Anders Hallén

• Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
• Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
• Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.