Siliziumkarbid (SiC), ein Halbleitermaterial mit extrem breiter Bandl\u00fccke, erfreut sich zunehmender Beliebtheit als industrielles Bauteil f\u00fcr Spannungswandler. SiC kann h\u00f6heren Temperaturen und Spannungen standhalten als Silizium. Der deutsche Hersteller Danfoss betreibt ein SiC-Kompetenzzentrum, das aus B\u00fcros und einem 600 m2 gro\u00dfen Labor besteht, das sich der Entwicklung und Pr\u00fcfung von Leistungshalbleitern widmet.<\/p>\n
SPT-Tests verglichen die Schalteigenschaften von SiC-IGBTs mit denen herk\u00f6mmlicher Si-IGBTs und zeigten, dass SiC-IGBTs die Effizienz und das Hartschaltverhalten verbessern k\u00f6nnen.<\/p>\n
MOSFETs aus Siliziumkarbid (SiC) weisen geringere Schaltverluste auf als ihre Gegenst\u00fccke aus Silizium (Si), was zu einem h\u00f6heren Wirkungsgrad und geringeren W\u00e4rmeverlusten f\u00fchrt. Au\u00dferdem k\u00f6nnen SiC-Bauelemente im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Silizium-Bauelementen bei h\u00f6heren Temperaturen und Spannungen betrieben werden, was sie zur perfekten Wahl f\u00fcr industrielle Stromrichter macht.<\/p>\n
SiC-IGBTs sind Transistoren, die mit der IGBT-Technologie (Insulated Gate Bipolar Transistor) hergestellt werden und eine hohe Eingangsimpedanz und Stromdichte aufweisen - ideale Eigenschaften f\u00fcr Hochfrequenz-Leistungswandler. Dar\u00fcber hinaus verringert ihr im Vergleich zu Silizium-MOSFETs geringerer RDS(ON)-Spannungsabfall die parasit\u00e4ren Verluste und erh\u00f6ht die Schaltleistung, wodurch sich die Leistung erheblich verbessert.<\/p>\n
SiC-IGBTs \u00fcbertrafen die herk\u00f6mmlichen Silizium-Leistungschips, da sie mit der doppelten Schaltgeschwindigkeit bei viel niedrigeren Str\u00f6men schalten k\u00f6nnen, was einen schnelleren und effizienteren Betrieb des Wechselrichters erm\u00f6glicht und die Gr\u00f6\u00dfe der Kondensatoren verringert; dies spart sowohl Platz als auch Gewicht innerhalb eines Wechselrichters - besonders wichtig bei der Stromversorgung von Bodenstromstationen in Flugzeugen.<\/p>\n
Danfoss hat ein Siliziumkarbid-Leistungsmodul f\u00fcr Gleichstrom-Wechselstrom-Motorantriebe vorgestellt, das maximale Effizienz und Zuverl\u00e4ssigkeit f\u00fcr Anwendungen wie Elektromobilit\u00e4t, Solarwechselrichter und andere Anwendungen bieten soll. Das Modul besteht aus hochwertigen SiC-Leistungshalbleitern, die den Strom effizienter leiten als ihre konventionellen Gegenst\u00fccke. Dies tr\u00e4gt dazu bei, die Energiekosten zu senken, die Gr\u00f6\u00dfe von Wechselrichtern zu reduzieren und kostspielige K\u00fchlsysteme ganz zu vermeiden.<\/p>\n
Siliciumcarbid (SiC) ist ein Verbindungshalbleiter mit breiter Bandl\u00fccke, der bei hohen Temperaturen und Spannungen arbeiten kann. Eine n-Dotierung mit Stickstoff oder Phosphor und eine p-Dotierung mit Beryllium, Bor, Aluminium oder Gallium k\u00f6nnen je nach Dotierungsart entweder p- oder n-Eigenschaften bewirken; Beryllium kann z. B. auch als Dotierstoff in harten Schaltanwendungen eingesetzt werden. Das deutsche Unternehmen Semikron Danfoss f\u00fchrte Tests durch, bei denen die Schalteigenschaften von SiC-Leistungsschaltern mit denen herk\u00f6mmlicher bipolarer Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) verglichen wurden.<\/p>\n
Das Forschungsteam nutzte ein Standard-Testsystem zur Bewertung der Effizienz und des detaillierten Hard-Switching-Verhaltens von SiC-IGBT-Modulen und testete sowohl auf Einzelpulstests basierende Systeme als auch dreiphasige Systeme. Bei Einzelpulstests wurde ein Wirkungsgrad von mindestens 77% beobachtet, w\u00e4hrend bei AGPU-Systemen mit sechs Schaltern ein Wirkungsgrad von bis zu 92% erreicht werden konnte.<\/p>\n
Hybride Leistungsschalter kombinieren die Vorteile von unipolaren und bipolaren Bauelementen, um die Effizienz in Hochspannungsanwendungen zu erh\u00f6hen. Sie zeichnen sich durch eine niedrige Transkonduktanz aus und k\u00f6nnen die gleiche Spannung bei h\u00f6heren Frequenzen als IGBTs schalten, was die Gesamtverluste in Systemen reduziert. Dadurch sind Hybridschalter eine hervorragende L\u00f6sung f\u00fcr AC-DC-Wandler mit begrenztem Platzangebot und weniger Peripheriekomponenten; ihre geringere Gr\u00f6\u00dfe f\u00fchrt zu geringeren Energieverlusten, geringerem Gewicht, geringeren Anforderungen an das Kondensatorvolumen und geringeren Netzwerkverlusten und erm\u00f6glicht den Einsatz in einer gr\u00f6\u00dferen Bandbreite von Anwendungen als IGBTs allein.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) hat sich schnell als attraktive Halbleiterl\u00f6sung mit breiter Bandl\u00fccke f\u00fcr die Leistungselektronik in Anwendungen des 21. Jahrhunderts herauskristallisiert und bietet im Vergleich zu siliziumbasierten Bauelementen \u00fcberzeugende Betriebskosten \u00fcber die gesamte Lebensdauer sowie viele weitere Vorteile, darunter ein d\u00fcnneres Bauelement mit gleicher Durchbruchspannung, das einen geringeren Widerstand pro Fl\u00e4cheneinheit bietet.<\/p>\n
Die geringeren Volumina der passiven Komponenten von SiC erm\u00f6glichen kleinere Systeme in Bezug auf Gr\u00f6\u00dfe und Gewicht, mit geringeren Energieverlusten, verbessertem Wirkungsgrad, erh\u00f6hter Zuverl\u00e4ssigkeit und deutlich geringeren Anforderungen an Gr\u00f6\u00dfe und Gewicht des Systems. SiC-MOSFETs haben sich bei Wechselrichteranwendungen f\u00fcr Elektrofahrzeuge (EV) schnell durchgesetzt und eine signifikante Marktdurchdringung erreicht. Dar\u00fcber hinaus sind sie zunehmend als Bare-Die-Bauelemente erh\u00e4ltlich, was den Herstellern die M\u00f6glichkeit gibt, kundenspezifische Wechselrichtermodule zu entwickeln.<\/p>\n
Die hohen Schaltfrequenzen und geringen Leistungsverluste von SiC erm\u00f6glichen eine h\u00f6here Energiedichte des Systems. Um diesen Vorteil zu maximieren, m\u00fcssen jedoch neben der Schaltfrequenz\/Wirkungsgrad-Balance der Wandler auch die Volumina der Filter und K\u00fchlk\u00f6rper ber\u00fccksichtigt werden, um diese Volumina zu optimieren.<\/p>\n
Die Kosten f\u00fcr das SiC-Substrat sind nach wie vor der Haupttreiber der Gesamtkosten und \u00fcberwiegen die Beitr\u00e4ge von Epitaxie, Herstellung und Ertrag. Hybridmodule wie CoolSiC k\u00f6nnen jedoch dazu beitragen, diese L\u00fccke zu schlie\u00dfen, indem sie IGBTs mit SiC-Dioden kombinieren.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC), an ultra wide band-gap semiconductor material, is growing increasingly popular as an industrial voltage source converter component. SiC can withstand higher temperatures and voltages than silicon; German manufacturer Danfoss operates an SiC Center of Excellence consisting of offices and a 600m2 lab dedicated to developing and testing power semiconductors. SPT testing compared… Weiterlesen »Leistungs-MOSFETs aus Siliziumkarbid<\/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-619","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/619","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=619"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/619\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":620,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/619\/revisions\/620"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=619"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=619"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=619"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}