Mit jedem neuen Halbleiterprozess reduzieren sich die Strukturgrößen und damit auch der Leiterquerschnitt. Die Folge: Die Stromdichte in elektronischen Schaltungen steigen trotz niedrigeren Stromversorgungspegeln weiter an. Es ist daher abzusehen, dass sich auch Entwickler digitaler Schaltungen mit dem Thema Elektromigration auseinandersetzen müssen, um die Zuverlässigkeit ihrer Designs zu gewährleisten. Im Beitrag „Der Feind auf dem Chip“ beschäftigten sich Matthias Thiele und Jens Lienig von der TU Dresden ausführlich mit den Ursachen (Elektronenwind) und Folgeerscheinungen (Hohlräume bzw. Voids und Materialanhäufungen bzw. Hillocks) der Elektromigration auf zukünftige (Digital-) Designs.
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Wie mit einer Thermoanalyse die Hot-Spots eines elektronischen Systems entschärft werden können, erklärt Byron Blackmore von Mentor in seinem Beitrag „Thermo-Analyse mittels Software-Simulation“. Der Autor empfiehlt den Einsatz von Werkzeugen, die wie ‚Flotherm’ von Mentor Graphics, Bottleneck- und Shortcut-Parameter ermitteln können. Wie das im konkreten Fall aussehen kann, zeigt Byron Blackmore ausführlich am Beispiel eines Funk-Repeaters.
Clemens Cepnik stellt in seinem Beitrag „Energie aus Vibrationen“ einen von ihm entwickelten elektromagnetischen Energy Harvester vor. Der erste Prototyp des neuartigen Lineargenerators war nur etwas größer (10,8 cm³) als eine konventionelle AA-Batterie und erzeugte eine Spitzenleistung von 41,2 mW bzw. eine mittlere Leistung von 20,6 mW. Seine normierte durchschnittliche Leistung ohne Elektronik betrug 1,8 µW(ms-2cm3)-2 und die Leistungsdichte 1,9 mW/cm3. In Kombination mit einer Spannungsregelung lieferte er bei 3,3 V Ausgangsspannung stattliche 13,4 mW.
Der Fachbeitrag „Ausgangsspannung ohne Last regeln“ von Kim Jin-Tae, Senior Engineer bei Fairchild, beschäftigt sich mit dem Funktionsprinzip von LLC-Resonanzwandlern sowie den durch parasitäre Induktivitäten und Streukapazitäten im Hochfrequenztransformator hervorgerufenen Verzerrungen sowie deren Vermeidung.
Elf Schaltregler, die sich als Ersatz der populären 78xx-Linearregler anbieten, hat die Uni Erlangen-Nürnberg im Auftrag der Elektronik getestet – und mit dem Linearregler verglichen. Im Test vertreten sind sechs 1A-Schaltregler und fünf 0,5A-Schaltregler. Im vierten Teil der Beitragsserie stellen die Autoren ihre Ergebnisse der Messungen der dynamischen Kenngrößen und der elektromagnetischen Verträglichkeit vor. Wie sich das für einen vernünftigen Test gehört, werden die Messaufbauten bzw. Messverfahren minutiös aufgeführt. Auf eine Einordnung der Messergebnisse haben die Autoren aber verzichtet.
Damit eine IGBT-Ansteuerung auch bei steigenden Packungsdichten und stark gestörter Umgebung sicher arbeitet, reichen konventionelle Schutzansätze nicht mehr aus, wie Johannes Krapp, Produktmanager bei Semikron, in seinem Beitrag aufzeigt. In der Einleitung beleuchtet er Störungsmechanismen. Wesentliche Ursache für Störungen sind die schnellen Strom- und Spannungsanstiegszeiten moderner IGBTs, die im Nanosekundenbereich liegen. Im Hauptteil geht der Autor darauf ein, warum auf die Koppelkapazität des Transformators, der die galvanische Isolation gewährleistet, geachtet werden muss: Über sie können fehlerhafte Signale eingekoppelt werden, die von schnellen Spannungsänderungen zwischen Kollektor und Emitter der IGBTs herrühren.
