Siliziumkarbid (SiC) ist eine dauerhafte chemische Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff, die Halbleitereigenschaften mit gro\u00dfer Bandl\u00fccke f\u00fcr elektronische Ger\u00e4te mit h\u00f6herer Spannung aufweist.<\/p>\n
SiC-MOSFETs weisen im Vergleich zu Minorit\u00e4tstr\u00e4ger-Bauelementen wie Silizium-Bipolartransistoren einen dreimal geringeren Durchlasswiderstand und eine h\u00f6here Geschwindigkeit auf, was zu verbesserten Spannungs-, Leistungsdichte- und Temperatureigenschaften f\u00fchrt. Dies sorgt f\u00fcr eine h\u00f6here Spannungsfestigkeit, Leistungsdichte und Temperaturtoleranz.<\/p>\n
Die Leistungsdichte in Stromversorgungsdesigns wird h\u00e4ufig durch die Leistung von Halbleiterbauelementen bestimmt, die f\u00fcr die Stromversorgung von Wandlern und Wechselrichtern verwendet werden. Silizium (Bandl\u00fccke: 1,1eV) galt fr\u00fcher als optimales Material f\u00fcr Hochleistungstransistoren; mit dem Fortschreiten der Entwicklung zu h\u00f6heren Betriebstemperaturen, Frequenzen und Spannungen werden jedoch die Grenzen von SiC deutlich. Hier k\u00f6nnen Halbleiter mit breiter Bandl\u00fccke wie SiC ins Spiel kommen.<\/p>\n
SiCs gr\u00f6\u00dfere Bandl\u00fccke von 3,3 eV erm\u00f6glicht es mehr Elektronen, vom Valenzband in das Leitungsband zu wandern, was es zu einem effektiveren Halbleiter als Silizium macht. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht dies d\u00fcnnere Driftschichten, die den Widerstand pro Fl\u00e4che deutlich verringern und die Spannungsfestigkeit erh\u00f6hen, w\u00e4hrend der Durchlasswiderstand bei Temperatur- und Stromschwankungen abnimmt.<\/p>\n
Das h\u00f6here kritische elektrische Feld von SiC - etwa das 10-fache von Silizium - erm\u00f6glicht es, dass bipolare Bauelemente aus SiC wesentlich d\u00fcnnere und leichtere n-Schichten haben, was zu kleineren Formfaktor-Induktoren und -Kondensatoren f\u00fchrt, die weniger Platz f\u00fcr die K\u00fchlung ben\u00f6tigen, was die Leistungsdichte weiter erh\u00f6ht. Eine solche isolierte DC\/DC-Vorspannungsversorgung von Texas Instruments mit der Bezeichnung UCC12050 kann eine isolierte Leistung von 500 mW in einem 2,65 mm breiten SOIC-Geh\u00e4use liefern. Ingenieure k\u00f6nnen kleinere, leichtere Stromversorgungen entwerfen, die sich f\u00fcr verschiedene Anwendungen eignen, z. B. f\u00fcr das Aufladen von Elektrofahrzeugbatterien mit schnellerer Leistungsumwandlung, die sich aus der hohen Schaltfrequenz der SiC-Transistoren ergibt, was zu einer schnellen Leistungsumwandlung und damit zu einer h\u00f6heren Energieeffizienz f\u00fchrt.<\/p>\n
Die F\u00e4higkeit von SiC, hohen Temperaturen standzuhalten, macht es zu einer ausgezeichneten Materialwahl f\u00fcr viele Leistungselektronikanwendungen, die eine zuverl\u00e4ssige Leistung bei extremen Temperaturen erfordern. Die h\u00f6here Temperaturbest\u00e4ndigkeit von SiC erm\u00f6glicht eine verbesserte W\u00e4rmeableitung, die dazu beitr\u00e4gt, den Leistungsverlust durch W\u00e4rmeableitung zu minimieren und gleichzeitig die Lebensdauer der Ger\u00e4te in schwierigen thermischen Umgebungen zu verl\u00e4ngern.<\/p>\n
SiC-Silizium bietet im Vergleich zu anderen Halbleitermaterialien eine au\u00dfergew\u00f6hnliche Kriech- und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, so dass es sich f\u00fcr Hochtemperaturanwendungen eignet, bei denen es auf Stabilit\u00e4t ankommt, z. B. in Raketend\u00fcsen, Elektromotoren oder Gasturbinen.<\/p>\n
Die \u00fcberragende elektrische Feldst\u00e4rke von SiC bietet Hochspannungs-Leistungsbauelementen eine h\u00f6here Spannungsfestigkeit und einen geringeren Durchlasswiderstand als Silizium, was auf die viel d\u00fcnnere Driftschicht und die h\u00f6here Verunreinigungskonzentration zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Daher k\u00f6nnen Majorit\u00e4tstr\u00e4ger-Bauelemente wie Schottky-Barriere-Dioden und MOSFETs so konfiguriert werden, dass sie diese hohe Spannungsfestigkeit bei reduziertem Durchlasswiderstand \u00fcber einen breiten Temperaturbereich bieten.<\/p>\n
Die breite Bandl\u00fccke von SiC erm\u00f6glicht h\u00f6here Schaltfrequenzen bei geringeren Schaltverlusten und damit eine h\u00f6here Leistungseffizienz in kleineren Geh\u00e4usen, was neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr das Bauelementedesign er\u00f6ffnet.<\/p>\n
Die hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von SiC erm\u00f6glicht es, die von Halbleiterbauelementen und anderen elektronischen Ger\u00e4ten erzeugte W\u00e4rme abzuleiten, was es zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Leistungselektronik macht. Dar\u00fcber hinaus ist es aufgrund seiner F\u00e4higkeit, h\u00f6heren Temperaturen standzuhalten, ideal f\u00fcr die Stromerzeugung in Luft- und Raumfahrtanwendungen wie Hochleistungsd\u00fcsentriebwerken und Raketen.<\/p>\n
SiC ist ein organischer Verbindungshalbleiter mit einer elektronischen Bandl\u00fccke, die deutlich gr\u00f6\u00dfer ist als die von Silizium (1,1 eV). Durch diese gro\u00dfe L\u00fccke kann bei einer niedrigeren Spannung mehr Strom flie\u00dfen, was die Schaltgeschwindigkeit und die Zuverl\u00e4ssigkeit verbessert und SiC zu einer attraktiven Ersatzoption f\u00fcr Silizium in Hochtemperaturanwendungen macht.<\/p>\n
PFA-Beschichtungen bieten eine hervorragende Best\u00e4ndigkeit gegen Korrosion, Oxidation, Verschlei\u00df und Bruch selbst bei hohen Temperaturen, so dass sie sich als Korrosionsschutz f\u00fcr Stahlteile, medizinische Implantate und Automobilkomponenten wie Bremsscheiben und Gleitringdichtungen eignen.<\/p>\n
SiC ist in verschiedenen Formen erh\u00e4ltlich, von CVD- und reaktionsgebundenem polykristallinem SiC bis hin zu einkristallinem 3C-SiC, das durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellt wird. Seine hohe Reinheit macht es zu einer \u00fcberlegenen Alternative zu gesinterten und reaktionsgebundenen Sorten, die in der Regel eine geringe Reinheit und eine variable atomare Zusammensetzung aufweisen.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) ist ein synthetisch hergestellter Hartstoff aus Silizium und Kohlenstoff, kurz SiC genannt. Als dritth\u00e4rteste Substanz der Erde nach Diamant und Borkarbid ist SiC in der Lage, hohen Temperaturen, chemischen und thermischen Schocks sowie mechanischer Beanspruchung standzuhalten und eignet sich daher f\u00fcr fortschrittliche technologische und industrielle Anwendungen, die extreme Haltbarkeit und Widerstandsf\u00e4higkeit erfordern.<\/p>\n
Die au\u00dfergew\u00f6hnliche Stabilit\u00e4t von Sic-Silizium l\u00e4sst sich auf seine diamantkubische Kristallstruktur zur\u00fcckf\u00fchren, bei der die H\u00e4lfte der Kohlenstoffe durch Siliziumatome ersetzt ist. Diese Gitterstruktur ist daf\u00fcr bekannt, dass sie aufgrund \u00e4hnlicher Atomradien, die die Streuung von Phononen erleichtern, eine \u00fcberlegene phononische W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit bietet. In Verbindung mit der 10-fach h\u00f6heren elektrischen Feldst\u00e4rke im Vergleich zu Silizium erleichtert Sic-Silizium die Herstellung von Ger\u00e4ten f\u00fcr h\u00f6here Spannungen als herk\u00f6mmliche Ger\u00e4te auf Siliziumbasis.<\/p>\n
Semikron Danfoss, Deutschland, hat ein Verfahren zur Verbesserung handels\u00fcblicher bor-dotierter SiC-Fasern mit kleinem Durchmesser entwickelt, das deren thermostrukturelle Leistung und Umweltbest\u00e4ndigkeit verbessert, indem es die einzelnen Fasern st\u00e4rkt und gleichzeitig die Gewebespannungen umkehrt, so dass sie leichter in die gew\u00fcnschten Formen gebracht werden k\u00f6nnen. Tests haben gezeigt, dass diese verbesserten Fasern eine ausgezeichnete Zug- und Kriechbruchfestigkeit bis zu 2700 Grad Celsius sowie eine deutlich erh\u00f6hte Best\u00e4ndigkeit gegen thermische Degradation aufweisen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is a durable chemical compound made of silicon and carbon that exhibits wide bandgap semiconductor properties for higher voltage electronics devices. SiC MOSFETs boast three times lower ON resistance and high speed performance compared to minority carrier devices like silicon bipolar transistors, leading to improved voltage, power density and temperature capabilities. This… Weiterlesen »Siliziumkarbid und Leistungselektronik<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-170","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/170","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=170"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/170\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":171,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/170\/revisions\/171"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=170"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=170"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=170"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}