Bei Erdschlüssen in Mittelspannungsnetzen mit Resonanz-Sternpunkterdung wird der einpolige Fehlerstrom, genannt Erdschluss-Reststrom, oft von den Oberschwingungsanteilen dominiert. Dadurch wird in manchen Netzen die betrieblich festgelegte Obergrenze für den Erdschluss-Reststrom, auf deren Grundlage die Erdungsanlagen ausgelegt wurden, überschritten. Für eine Bewertung hinsichtlich des Personenschutz muss geprüft werden, ob dies eine Überschreitung der zulässigen Berührungsspannung nach DIN EN 50522 zur Folge hat. Dazu wird die erdpotenzialanhebende Wirkung der Harmonischen im Erdschluss-Reststrom für repräsentative Anordnungen untersucht. Dies wird mittels eines Modells realisiert und durch Messergebnisse verifiziert. Hierbei werden jeweils Aussagen zur charakteristischen Stromverteilung im Erdungssystem, den wirksamen Erdungsimpedanzen sowie zur resultierenden Erdungsspannung getroffen. Wesentliche Einflussfaktoren werden benannt und eine vom Fehlerort abhängige Risikobewertung durchgeführt. Im Ergebnis kann eine Vielzahl potenzieller Fehlerorte als grundsätzlich unkritisch eingestuft und somit umfangreiche Untersuchungen sowie Fehlinvestitionen vermieden werden.

Der Graben-Gate-MOSFET ist eine herausragende Bauelementarchitektur unter den vertikalen Bauelementen auf GaN-Basis, die derzeit für die nächste Generation der Leistungselektronik untersucht werden. Ein niedriges Reststromniveau im Aus-Zustand bei hoher Drain-Spannung ist für vertikale Transistoren von großer Bedeutung, da es ein entscheidendes Merkmal für eine hohe Durchbruchspannung und Zuverlässigkeit der Bauelemente ist. Die Drain-Restströme im Aus-Zustand haben ihren Ursprung in verschiedenen Quellen im vertikalen Trench-Gate-MOSFET. Neben dem Trench-Gate-Modul können auch die Reststrompfade an der trockengeätzten Seitenwand des lateralen Kantenabschlusses erheblich zum Drain-Reststrom im Aus-Zustand beitragen. In diesem Bericht wird der Einfluss jedes relevanten Prozessschritts auf den Drain-Reststrom im Aus-Zustand anhand spezifischer Teststrukturen auf hochwertigem epitaktischem GaN-Material, welche den lateralen Kantenabschluss des MOSFETs nachbilden, untersucht. Die elektrische Charakterisierung zeigt die Empfindlichkeit des Reststroms gegenüber plasmabezogenen Prozessen. Es wird eine Technologie der Randterminierung vorgestellt, die zu einem niedrigen Reststrom führt und gleichzeitig dicke dielektrische Schichten aus plasma-unterstützter Abscheidung enthält, die für die Herstellung einer Feldplattenstruktur über dem Kantenabschluss vorgesehen sind. / The trench gate MOSFET represents a prominent device architecture among the GaN based vertical devices currently investigated for the next generation of power electronics. A low leakage current level in off-state under high drain bias is of great importance for vertical transistors since it is a crucial feature for high breakdown voltage and device reliability. The off-state drain leakage originates from different sources in the vertical trench gate MOSFET. Besides the trench gate module, the leakage paths at the dry-etched sidewall of the lateral edge termination can also significantly contribute to the off-state drain-current. In this report, the influence of each relevant process step on the drain leakage current in off-state is investigated utilizing specific test structures on high-quality GaN epitaxial material which mimic the lateral edge termination of the MOSFET. Electrical characterization reveals the sensitivity of the leakage current to plasma-related processes. A termination technology is presented that results in low leakage current while including thick dielectric layers from plasma-assisted deposition as intended for fabrication of a field plate structure over the edge termination.