Die hervorragende W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit sowie die Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber hohen Temperaturen und Stromst\u00e4rken machen das SiC-Substrat zu einer ausgezeichneten Materialwahl f\u00fcr Leistungsbauelemente, wobei die Kosten, die 40%-50% der Endkosten pro Chip ausmachen, die zu realisierenden Einsparungen darstellen. Diese Einsparungen d\u00fcrfen jedoch nicht ausschlie\u00dflich auf Kosten der Materialkosten gehen; weitere Einsparungen m\u00fcssen an anderer Stelle erzielt werden.<\/p>\n
Soitec sorgte auf der CS International 2023 f\u00fcr Aufsehen, als das Unternehmen sein bahnbrechendes SmartSiC-Verfahren vorstellte, bei dem Mono-SiC-Donor-Wafer dauerhaft auf Poly-SiC-Tr\u00e4gersubstrate aufgebracht werden.<\/p>\n
Leistungshalbleiter auf SiC-Basis bieten eine wichtige L\u00f6sung zur Verbesserung der Energieeffizienz in Elektrofahrzeugen (EVs), Windkraftanlagen und weiteren Anwendungen. Durch die Reduzierung der Bauelementverluste erm\u00f6glichen SiC-Leistungshalbleiter h\u00f6here Schaltfrequenzen und Spannungen bei gleichzeitig geringerer W\u00e4rmeabgabe. Dank ihrer hohen Temperaturstabilit\u00e4t und niedrigen Ladungstr\u00e4gerkonzentrationen gew\u00e4hrleisten sie maximale Lebensdauer unter rauen Umgebungsbedingungen; ihre gro\u00dfe Bandl\u00fccke sch\u00fctzt sie zudem vor elektrischen Durchschlagfeldern.<\/p>\n
In der Vergangenheit haben gro\u00dfe Unternehmen wie Infineon Technologies, Wolfspeed und Onsemi den Markt f\u00fcr SiC-Leistungsbauelemente dominiert; mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen (EVs) verlangen die Verbraucher jedoch zunehmend nach leistungsst\u00e4rkeren Bauteilen, die kleiner und effizienter sind als herk\u00f6mmliche Silizium-Bauteile.<\/p>\n
Hersteller ben\u00f6tigen bessere und langlebigere SiC-Leistungsbauelemente, um die Nachfrage zu decken, was neue Arten von p-SiC-Substraten erfordert. Aufgrund dieses Trends hat sich der Markt f\u00fcr speziell entwickelte Substrate f\u00fcr die Leistungselektronik zu einem wachsenden Markt entwickelt; diese Substrate kombinieren einen Poly-SiC-Tr\u00e4gerwafer mit einer Mono-SiC-Deckschicht sowie einer d\u00fcnnen Schicht aus Isoliermaterial und sind in den Wafergr\u00f6\u00dfen 150 mm und 200 mm erh\u00e4ltlich.<\/p>\n
Diese technisch hergestellten Substrate basieren auf einer \u00e4hnlichen Technologie wie SOI. Dabei wird eine Poly-SiC-Basisschicht mit einer Mono-SiC-Deckschicht verbunden; in der Regel handelt es sich dabei um ein 4H-SiC-Einkristall, das f\u00fcr die Massenproduktion auf einen Tr\u00e4gerwafer aufgebracht wird und die vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich elektrischer spezifischer Widerstandsf\u00e4higkeit, W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und Wiederholgenauigkeit erf\u00fcllt.<\/p>\n
Leistungselektronik auf Siliziumkarbidbasis (SiC) wird seit langem in Elektrofahrzeugen (EVs) eingesetzt, um den Wirkungsgrad zu steigern, die Leistung zu erh\u00f6hen, die Reichweite zu verl\u00e4ngern und die Ladezeiten zu verk\u00fcrzen \u2013 und dabei Energie zu sparen sowie gleichzeitig die Treibhausgasemissionen zu senken. Aufgrund ihrer hervorragenden Materialeigenschaften und ihres Status als Halbleiter mit gro\u00dfer Bandl\u00fccke spielen SiC-Umrichter eine entscheidende Rolle bei der Energieeinsparung und der Verringerung der Treibhausgasemissionen.<\/p>\n
Bis vor kurzem wurde das Wachstum des Marktes f\u00fcr Elektrofahrzeuge jedoch durch die begrenzte Verf\u00fcgbarkeit und die hohen Kosten von SiC-Bauelementen eingeschr\u00e4nkt. Ein wesentlicher Faktor f\u00fcr diese Kosten sind die Anforderungen an die Substrate \u2013 diese m\u00fcssen geeignete Keimschichten f\u00fcr das epitaktische Wachstum bereitstellen und gleichzeitig den Widerstand in den Bauelementen verringern; herk\u00f6mmliche Substrate, die h\u00e4ufig auf isolierenden Wafern aufgebracht werden, weisen oft einen zu hohen Widerstand auf, was die Leistung von Leistungsbauelementen einschr\u00e4nkt.<\/p>\n
SmartSiC-Substrate erm\u00f6glichen durch die Bearbeitung einzelner Wafer erhebliche Kosteneinsparungen und sind zuverl\u00e4ssiger und langlebiger als Mono-SiC-Substrate, bei denen es w\u00e4hrend der Waferbearbeitung zu Rissen kommen kann. Dar\u00fcber hinaus eignet sich dieser Substrattyp besser f\u00fcr schnelle Metallisierungsprozesse bei Bauelementen.<\/p>\n
Automobilhersteller und Zulieferer, die auf der Suche nach SmartSiC mit geringem Widerstand sind, sollten mit einem vertikal integrierten Anbieter zusammenarbeiten, der alle Produktionsschritte \u2013 vom Z\u00fcchten des Rohsubstrats bis zur Fertigung der fertigen Bauelemente \u2013 abdeckt, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu gew\u00e4hrleisten und im Falle von Problemen gegenseitige Schuldzuweisungen zwischen verschiedenen Anbietern zu vermeiden.<\/p>\n
Solarwechselrichter dienen dazu, erneuerbare Energiequellen an das Stromnetz anzuschlie\u00dfen. Sie wandeln die Gleichstromenergie der Solaranlage in Wechselstrom um, der \u00fcber die \u00dcbertragungsleitungen eines Energieversorgungsunternehmens transportiert werden kann. Dadurch entfallen Transformatoren, die Platz und Energie verbrauchen, was sowohl Kosten als auch Platz spart. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glichen Batteriespeichersysteme eine effizientere Nutzung erneuerbarer Energien und sorgen f\u00fcr eine gleichm\u00e4\u00dfigere Verteilung sauberer Energie in der Gesellschaft.<\/p>\n
Derzeit kommen in PV-Wechselrichtern Silizium (Si)-Bauelemente wie IGBTs zum Einsatz; allerdings sto\u00dfen diese bei h\u00f6heren Schaltfrequenzen an ihre Leistungsgrenzen und weisen hohe Ausschaltverluste auf. Um diese Probleme zu beheben, setzen die Hersteller zunehmend auf Halbleiter aus Siliziumkarbid (SiC).<\/p>\n
SiC-FETs zeichnen sich durch gro\u00dfe Bandl\u00fccken aus, die den Energieverlust bei Schaltvorg\u00e4ngen deutlich verringern, wodurch sie sich ideal f\u00fcr Solarwechselrichter eignen, die in der Regel mit h\u00f6heren Frequenzen und Spannungen betrieben werden. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht ihr geringer Durchlasswiderstand hohe Wirkungsgrade selbst bei h\u00f6heren Schaltstr\u00f6men.<\/p>\n
Auf diese Weise k\u00f6nnen sie dazu beitragen, die mit Solarwechselrichtern verbundenen Kosten zu senken. Eine typische 1500-V-PV-String-Wechselrichterl\u00f6sung von Infineon mit SiC-MOSFETs mit aktiver Neutralpunktklemmung (ANPC) arbeitet mit 48 kHz und ist auf Basis der Kosten pro kW f\u00fcnf bis zehn Prozent g\u00fcnstiger als vergleichbare Designs mit IGBTs.<\/p>\n
Windkraftanlagen wandeln Windenergie mithilfe eines mechanischen Rotors, der sich durch den Luftstrom in Drehung versetzt, in Strom um. Diese Bewegung wird dann auf die Welle eines elektrischen Generators \u00fcbertragen, der Energie erzeugt. An der Spitze jedes Turms befindet sich die Gondel, in der weitere wichtige Komponenten untergebracht sind, darunter Antriebsstr\u00e4nge, Leistungselektronik und eine Schnittstelle zum Netzanschluss.<\/p>\n
Substrate aus Siliziumkarbid (SiC) bieten den in diesen Systemen eingesetzten Leistungshalbleiterbauelementen einen entscheidenden Vorteil. Ihre gro\u00dfe Bandl\u00fccke erm\u00f6glicht den Einsatz h\u00f6herer Spannungen, was dazu beitr\u00e4gt, die Verluste in den Anlagen zu verringern und den Wirkungsgrad zu steigern, w\u00e4hrend ihre hervorragende W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit die Baugr\u00f6\u00dfe der Komponenten und die Betriebstemperaturen senkt und so kompakte Konstruktionen mit h\u00f6herer Energieeffizienz erm\u00f6glicht.<\/p>\n
SiC treibt den Fortschritt bei Anlagen f\u00fcr gr\u00fcne Energie voran, wie beispielsweise Solarwechselrichter und Windkraftanlagen-Umrichter, die den weltweiten \u00dcbergang zu erneuerbaren Energiequellen unterst\u00fctzen. Diese Systeme sind f\u00fcr die weltweiten Bem\u00fchungen, die Abh\u00e4ngigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, von entscheidender Bedeutung.<\/p>\n
SiC war aufgrund von Verf\u00fcgbarkeits- und Kostenproblemen lange Zeit in seiner Anwendung als Leistungshalbleitermaterial eingeschr\u00e4nkt. Doch nun, da mehrere Anbieter ihre Kapazit\u00e4ten in einer Phase des zunehmend schwierigen \u00dcbergangs zu gr\u00f6\u00dferen Wafergr\u00f6\u00dfen ausbauen und Hersteller wie Soitec Produkte ohne Mikrorohre anbieten, sieht die Zukunft f\u00fcr SiC-Leistungshalbleiter vielversprechend aus.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
SiC substrate’s superior thermal conductivity and resistance to high temperature and current make it an excellent material choice for power devices, with costs comprising 40%-50% of final die cost accounting for savings to be realized. However, these savings must come at the expense of material costs alone; further savings must be achieved elsewhere. Soitec made… Weiterlesen \u00bbLeistungsbauelemente auf SiC-Substraten<\/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-250","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250","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=250"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":251,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250\/revisions\/251"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=250"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=250"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=250"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}