Siliziumkarbid oder SiC findet sich in verschiedenen elektronischen Ger\u00e4ten, von Dioden bis zu MOSFETs. Diese Bauteile bieten eine bessere Leistung als ihre Siliziumpendants.<\/p>\n
Halbleiter-IGBTs mit breiter Bandl\u00fccke aus Siliziumkarbid bieten viele Vorteile gegen\u00fcber ihren herk\u00f6mmlichen IGBTs, und in diesem Artikel werden wir sie als Hochspannungsl\u00f6sung genauer unter die Lupe nehmen.<\/p>\n
Halbleiter aus Siliziumkarbid (SiC) weisen gegen\u00fcber ihren Silizium-Gegenst\u00fccken mehrere Vorteile auf, darunter eine h\u00f6here Sperrspannung, einen geringeren Durchlasswiderstand und eine h\u00f6here W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften k\u00f6nnen SiC-MOSFETs mit h\u00f6heren Schaltfrequenzen arbeiten, was zu einer geringeren Baugr\u00f6\u00dfe, geringeren Kosten und einem verbesserten Wirkungsgrad f\u00fchrt und sie f\u00fcr Hochspannungsanwendungen wie Wechselrichter f\u00fcr Elektrofahrzeuge oder Stromversorgungen f\u00fcr Rechenzentren geeignet macht.<\/p>\n
SiC wird durch einen ersten Schritt des Kristallwachstums in einem Elektroofen hergestellt, \u00e4hnlich wie bei der Herstellung von Diamanten. Der gr\u00f6\u00dfte Teil des SiC wird aus Moissanit gewonnen, der in Meteoriten, Korundvorkommen und Kimberlitminen gefunden wird, aber auch einige kleine Mengen k\u00f6nnen in Labors synthetisch hergestellt werden.<\/p>\n
Siliziumkarbid bietet einen weiteren Vorteil gegen\u00fcber Silizium: eine geringere Temperaturvolatilit\u00e4t. W\u00e4hrend sich der RDSon-Wert von MOSFETs auf Si-Basis \u00fcber einen bestimmten Temperaturbereich um mehr als eine Gr\u00f6\u00dfenordnung \u00e4ndern kann, variiert er bei SiC-MOSFETs im Laufe der Zeit in der Regel nur um einen Bruchteil, was einen effizienteren Betrieb bei hohen Temperaturen erm\u00f6glicht, ohne dass teure K\u00fchll\u00f6sungen erforderlich sind.<\/p>\n
Der globale Markt f\u00fcr Siliziumkarbid-MOSFETs wird aufgrund der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen bis 2022 voraussichtlich $4 Milliarden erreichen. Der asiatisch-pazifische Raum ist aufgrund staatlicher Anreize zur F\u00f6rderung der Nutzung von Elektrofahrzeugen und Photovoltaikanlagen derzeit f\u00fchrend in dieser Branche.<\/p>\n
Leistungsbauelemente aus Siliziumkarbid haben sich zum neuen Goldstandard der Hochleistungsleistungselektronik entwickelt. Sie werden in vielen Anwendungen eingesetzt, z. B. als DC\/DC-Wandler in Energy Harvestern und EV-Traktionswechselrichtern. Im Vergleich zu ihren Silizium-Halbleiter-Pendants bieten diese Bauelemente einen h\u00f6heren Wirkungsgrad, eine h\u00f6here Leistungsdichte und geringere Energieverluste, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl f\u00fcr Anwendungen macht, die hohe Spannungen erfordern, z. B. Wind- oder Solargeneratoren und Rechenzentren.<\/p>\n
Siliciumcarbid (SiC) ist ein Halbleitermaterial mit breiter Bandl\u00fccke, das entweder als Pulver oder in Kristallform hergestellt wird. Siliciumcarbid, das in der Natur als Moissanit-Edelstein vorkommt, kann auch als harte chemische Verbindung in Massenproduktion hergestellt werden, um als Schleifmittel und Keramikplatten in kugelsicheren Westen verwendet zu werden; es wird auch als Schmiermittel und in der Karborundum-Drucktechnik eingesetzt - eine alte Kunst, bei der k\u00f6rnige Oberfl\u00e4chen verwendet werden - usw.<\/p>\n
Hersteller von Leistungswandlern waren fr\u00fcher gezwungen, bei der Entwicklung ihrer Bauelemente zwischen Gate-Komplexit\u00e4t und Leistung zu w\u00e4hlen. Dank der Siliziumkarbid-MOSFETs k\u00f6nnen sie nun Hochleistungsbauelemente entwickeln, ohne bei der Gate-Komplexit\u00e4t Kompromisse eingehen zu m\u00fcssen - was dazu f\u00fchrt, dass sie Leistungsmodule entwickeln k\u00f6nnen, die bis zu einem Drittel kleiner sind und 50% geringere Induktions- und Spannungsverluste aufweisen als ihre Silizium-Gegenst\u00fccke. Sie k\u00f6nnen sogar mit bis zu 72 KHz schalten, was sowohl Kosten als auch Platz in Ansteuerungsschaltungen spart.<\/p>\n
Siliciumcarbid (auch Karborundum genannt) ist ein Halbleiter mit breiter Bandl\u00fccke, der erstmals 1893 als Pulver und Kristall zur Verwendung als Schleifmittel kommerziell hergestellt wurde. Heute wird es auch zur Herstellung von harten und z\u00e4hen Keramiken verwendet, die in Autobremsen und -kupplungen sowie in kugelsicheren Westen zum Einsatz kommen, und es sorgt f\u00fcr die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, die f\u00fcr die Herstellung von Spiegeln in Teleskopen wie den Weltraumteleskopen Herschel und Gaia erforderlich ist.<\/p>\n
Siliziumkarbid-IGBTs k\u00f6nnen aufgrund ihres extrem hohen UVLO-Werts h\u00f6here Fehlerstr\u00f6me verkraften als Standard-IGBTs und -MOSFETs, so dass sie auch unter anormalen Schaltkreisbedingungen, die normalerweise zu einer \u00dcberhitzung oder einem katastrophalen Ausfall anderer Bauelemente f\u00fchren w\u00fcrden, normal weiterarbeiten k\u00f6nnen.<\/p>\n
Siliciumcarbid ist ein au\u00dferordentlich vielseitiges Halbleitermaterial mit breiter Bandl\u00fccke, das in einer Reihe von elektronischen Ger\u00e4ten verwendet wird. Von Leistungshalbleitern und Wandlern bis hin zu Lasern erstreckt sich seine Vielseitigkeit \u00fcber viele elektronische Anwendungen. Dank seiner hohen kritischen Durchschlagsfestigkeit und seiner Betriebstemperatur eignet sich Siliciumcarbid hervorragend f\u00fcr Anwendungen, die sehr hohe Leistungsdichten erfordern. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glichen seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften die Herstellung gro\u00dfer Scheiben, die sich f\u00fcr astronomische Teleskopspiegel eignen.<\/p>\n
IGBTs aus Siliziumkarbid k\u00f6nnen den Wirkungsgrad durch geringere Schaltverluste erh\u00f6hen. Sie sind auch f\u00fcr den Betrieb bei h\u00f6heren Temperaturen als ihre Silizium-Gegenst\u00fccke ausgelegt, wodurch sie sich f\u00fcr Elektrofahrzeuge und andere Hochspannungsanwendungen eignen. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen IGBTs aus Siliziumkarbid im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen IGBTs st\u00e4rkeren Transienten standhalten und sind dadurch widerstandsf\u00e4higer gegen Kurzschlusssch\u00e4den.<\/p>\n
In dieser Studie wurden SiC-IGBTs und herk\u00f6mmliche IGBTs in zwei Wechselrichtern verglichen, die auf modularen Halbbr\u00fccken basieren und mit einer Zwischenkreisspannung von 800 V arbeiten. Die Ergebnisse zeigten, dass SiC-IGBTs sowohl in dreiphasigen als auch in einphasigen Versuchssystemen die traditionellen IGBTs \u00fcbertrafen. Ihre Schaltzeiten (Spannungsanstiegszeit und Stromabfallzeit) und \u00dcberschwingstrommessungen wurden mit einem tragbaren Multifunktionsoszilloskop von MICsig sowie mit Hantek UT201-Zangenmessger\u00e4ten durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
SiC-IGBT wurde auch im Hinblick auf seine Ausschaltverz\u00f6gerungszeit bewertet, ein wesentlicher Parameter zur Bestimmung der Dauer der Ausschalttransiente. Bei diesem Experiment war die Ausschaltverz\u00f6gerungszeit deutlich geringer als bei IGBT-Bauteilen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide or SiC can be found in various electronic devices, from diodes to MOSFETs. These components provide superior performance over their silicon equivalents. Wide band gap semiconductor silicon carbide IGBTs offer many advantages over their more conventional IGBT counterparts, and in this article, we’ll take a closer look at them as a high voltage… Weiterlesen »Siliziumkarbid und seine Anwendungen<\/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-340","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340","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=340"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":341,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340\/revisions\/341"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=340"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=340"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=340"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}