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Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker

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FUTURE LAB: Power Electronics – Infrastrukturförderung für die Elektronik der Zukunft

Das Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) freut sich über eine Infrastrukturförderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das Team aus der Fakultät Elektrotechnik, Informatik und Mathematik rund um den Fachgebietsleiter Herrn Prof. Dr.-Ing. Böcker konnten mit dem Forschungskonzept „FUTURE LAB: Power Electronics - Integriertes Leistungselektronik-Labor für WBG-Anwendungen der Zukunft mit höchstem Miniaturisierungs- und Wirkungsgrad“ die Fachjury des BMBF überzeugen. So erhält das LEA in den kommenden zwei Jahren rund 1 Mio. EUR Fördermittel aus dem nationalen Investitionsprogramm zur Förderung von Investitionen an Hochschulen, konkret aus der Ausschreibung „Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab)“.

Die Leistungselektronik als solche nimmt einen zentralen Stellenwert im privaten wie industriellen Alltag ein: Vermutlich jeder von uns kommt täglich mehrfach mit der Leistungselektronik in Kontakt, z. B. immer dann, wenn Ladegeräte für Smartphones und Laptops genutzt werden, das Netzteil für den Fernseher den Strom liefert oder mittelbar, wenn Videos aus dem Internet geladen werden. Leistungselektronik kommt immer dann zum Einsatz, wenn elektrische Energie in Bezug auf Spannung, Stromstärke und Frequenz sowie hinsichtlich der Anzahl der benötigten Phasen umgeformt werden muss. Dies ist auch für zahlreiche industrielle Anwendungen besonders wichtig, z. B. bei der Einspeisung von Windenergie in das Stromnetz, bei der Stromversorgung für große Daten- und Rechenzentren oder im Zuge der Elektromobilität, um die Batterien elektrischer Fahrzeuge aufzuladen bzw. um dann die gespeicherte Energie später dem Elektromotor kontrolliert zuzuführen.

Mit dem FUTURE LAB: Power Electronics macht sich das Fachgebiet LEA fit für die Zukunftsforschung auf diesem Gebiet. Neuartige Leistungshalbleiter aus Materialien mit großer Bandlücke, sog. WBG- (wide-bandgap) Technologien wie Siliziumkarbid und Galliumnitrid, längerfristig auch Galliumoxid und einkristalliner Diamant, stellen den wichtigsten Innovationstreiber für leistungselektronische Anwendungen in den kommenden Dekaden dar. Die damit einhergehende sprunghafte Erhöhung des Miniaturisierungs- sowie des Systemwirkungsgrads ist technisch wie wirtschaftlich vorteilhaft für viele und bahnbrechend für einige Anwendungen. Elektromobilität, regenerative Energien, die effiziente Versorgung von leistungsfähigen Mobilfunknetzen und Hyperscale-Datencentern sind in dem Kontext zu nennen. Um zukünftig das volle Potential von WBG-basierter Leistungselektronik zu heben, ist eine ganzheitliche Betrachtung entlang des Entwicklungsprozesses prototypischer Geräte von der Modellbildung, der Komponentenauslegung, dem praktischen Modulaufbau und der vielfältigen messtechnischen Charakterisierung hin zu einer Optimierung bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit, thermischem Stress sowie Zuverlässigkeit erforderlich. All diese entscheidenden Aspekte adressiert das FUTURE LAB: Power Electronics mit neuester, wegweisender Ausrüstung. Nach dessen Fertigstellung wird das Labor für die Grundlagenforschung sowie für den Wissenstransfer in die industrielle Praxis eingesetzt und somit Unternehmen als Innovationskatalysator helfen, neuartige Technologie- und Anwendungsfelder zu bewerten, sich an deren Entwicklung zu beteiligen und neue Märkte zu erschließen.

Die Universität der Informationsgesellschaft