Drei Level steigern Wirkungsgrad

»Intelligente« Halbleitermodule für Umrichter

Vor fast drei Jahrzehnten wurde erstmals die 3-Level-Topologie für IBGT-Module vorgeschlagen, nun ist sie marktreif. Im Vergleich zu 2-Level-Modulen steigern solche IGBTs den Wirkungsgrad, da die Schaltverluste sinken. Das kommt besonders Solar- und USV-Umrichtern zugute. Vorteile ergeben sich aber auch für elektrische Antriebe, denn IPMs, »intelligente« Module mit integriertem Treiber, sorgen für kurze Entwicklungszeiten, da die Treiberentwicklung beim Kunden wegfällt. mehr...

• Interview: Semikron: Seit 60 Jahren in der Leistungselektronik

Neue Herausforderungen durch Miniaturisierung

Trends bei Leistungshalbleitern

Höher, schneller, kleiner - das ist eine Tendenz bei den Leistungs-Halbleitern. Höhere Betriebstemperatur, schnellere Schaltfrequenz, kleinere Preise. Wie schon bei Silizium geht auch der Trend bei den neuen Materialien wie Siliziumcarbid und Galliumnitrid hin zu höheren Leistungsdichten. Das stellt die Entwickler vor neue Herausforderungen in Sachen Verbindungstechnologie sowie Gehäuse- und Systemkonzepte. mehr...

• Infineon stiftet Lehrstuhl für leistungselektronische Systeme an der TU München

Matrix-Umrichter mit SIC-Schaltern

Wo endet Leistungsdichte?

Beim Thema Leistungsdichte steht häufig der Leistungshalbleiter als zentrale Komponente im Fokus. Halbleiterhersteller betrachten Leistungsdichte in Form von Stromtragfähigkeit des Chips meist als zweidimensionale Größe in A/cm2. Umrichterhersteller hingegen streben nach kompakteren Aufbauten und haben daher kW/dm3 im Blick. Die Kombination von JFETs auf Basis von Siliziumcarbid (SiC) mit neuester Treibertechnologie und innovativem thermischen Management in einem Matrix-Umrichter eröffnet eine neue Dimension an Leistungsdichte in der Umrichtertechnik. mehr...

• »Zuverlässigkeit, Einschaltwiderstand und Skalierbarkeit sprechen für das SiC-JFET«: Infineon kündigt für 2012 neuen Meilenstein der Superjunction-Technologie an

LeistungsModul mit SiC-Schaltern

Ist SiC tatsächlich besser?

Seit kurzem gibt es nun auch Leistungsschalter aus Siliziumkarbid (SiC). Doch halten sie wirklich, was sie versprechen? Ein Vergleich zwischen identischen Leistungsmodulen, zum einen ausgestattet mit Siliziumtransistoren, zum anderen mit SiC-Bausteinen, soll diese Frage klären. mehr...

• Solar-Wechselrichter: Effizienter mit Siliziumkarbid

Leistungselektronik

Hart und weich geschaltet

Mit dem Trend zu immer höheren Leistungsdichten empfehlen sich soft schaltende Topologien wie Halbbrücken- und Vollbrückenkonzepte. Diese Topologien reduzieren die Schaltverluste und erhöhen die Systemzuverlässigkeit dank des verringerten Stresses für die Leistungshalbleiter. Stress-Effekte treten insbesondere in Arbeitspunkten mit geringer Last auf. Superjunction-Bauelemente können dieses Problem überwinden. mehr...

Leistungs-MOSFETs

Abgeschirmtes Gate hebt den Wirkungsgrad

Ein möglichst hoher Wirkungsgrad ist bei Stromversorgungen ein entscheidendes Kriterium. Um das zu bewerkstelligen, sind extrem verlustarme MOSFETs wichtig. Allerdings muss man dabei immer einen Kompromiss zwischen niedrigem Durchlasswiderstand (niedrige Leitungsverluste) und geringer Gate-Ladung (niedrige Schaltverluste) eingehen. Eine neue MOSFET-Technologie soll diese Abwägung unnötig machen. mehr...

Power-Module mit Schaltern aus Silizumkarbid

SiC-JFETs drücken Schaltverluste

Leistungshalbleiter aus Siliziumkarbid (SiC) haben in den letzten Jahren vor allem in Form von Freilaufdioden eine weite Verbreitung gefunden. Nun kommen auch Transistoren aus diesem Halbleitermaterial auf den Markt. Dieser Artikel beschreibt die Schaltcharakteristika von selbstsperrenden 1200-V-SiC-VJFET-Bausteinen bei Strömen bis zu 100 A in einem Halbbrückenmodul. mehr...

Gehäusetechnologie

Parasitäten minimiert

Durch die jüngsten Fortschritte in der Halbleiter- und der Gehäusetechnologie lassen sich immer höhere Wirkungsgrade und Leistungen bei immer kompakteren Bauformen realisieren. Beispielsweise verbauen manche Hersteller sowohl den so genannten Steuer-MOSFET als auch den Freilauf-MOSFET für einen Abwärtswandler in einem einzigen Gehäuse. Das minimiert sowohl parasitäre Kapazitäten als auch Induktivitäten. Aber das ist nicht der einzige Vorteil. mehr...

Leistungshalbleiter für Windkraftanlagen

Von Mikro- bis Megawatt

Innerhalb einer »Windmühle« ist der Umgang mit Elektrizität in einem extrem weiten Leistungsbereich die allgegenwärtige Herausforderung. Auf dem untersten Leistungslevel läuft das Erfassen, Bearbeiten und Übertragen von Betriebsdaten, was manchmal nur wenige Mikrowatt verbraucht. Dazwischen liegen mechanische und hydraulische Systeme, die zum Betrieb der Anlage unentbehrlich sind. Am oberen Leistungsende befindet sich der Einspeiseumrichter ins Stromnetz mit mehreren Megawatt. Für diese zwölf Dekaden Leistungsbereich sind die jeweils passenden Leistungshalbleiter vonnöten. mehr...

Niederinduktiv aufgebaut

Schaltgeschwindigkeit von IGBT-Modulen

Die Forderung in der Leistungselektronik nach hohen Wirkungsgraden bei gleichzeitiger Erhöhung der Schaltfrequenzen stößt insbesondere bei höheren Leistungen auf Grenzen der Aufbautechnik der Halbleiterkomponenten. Zentraler Parameter dabei sind die parasitären Induktivitäten, da sie Überspannungen verursachen und die Schaltverluste erhöhen. Mit einem neuen Aufbaukonzept, bestehend aus einem niederohmigen sowie einem niederinduktivem Strompfad, sollen sich die bisherigen Grenzen nachhaltig überwinden lassen. mehr...

• IGBTs: Die vierte IGBT-Generation