Die Meilensteine der Leistungselektronik Prof. Leo Lorenz über bahnbrechende Entwicklungen

Was waren die wichtigsten Entwicklungen in der Leistungselektronik in den letzten 45 Jahren? Prof. Leo Lorenz von der ECPE stand der Elektronik Rede und Antwort.
Was waren die wichtigsten Entwicklungen in der Leistungselektronik in den letzten 45 Jahren? Prof. Leo Lorenz von der ECPE stand der Elektronik Rede und Antwort.

Deutschland ist traditionsgemäß stark in der Leistungselektronik und für die Zukunft gut aufgestellt. Elektronik-Chefredakteur Gerhard Stelzer hat mit Prof. Leo Lorenz über bahnbrechende Entwicklungen gesprochen, denn der Experte begleitet die Branche seit mehreren Jahrzehnten.

Elektronik: Herr Prof. Lorenz, in Ihrer beruflichen Laufbahn haben Sie über 40 Jahre der Entwicklungen in der Halbleitertechnik bei Siemens und später bei Infineon miterlebt. Heute sind Sie Präsident der führenden Organisation in der Leistungselektronik, der ECPE. Hätten Sie sich damals träumen lassen, dass sich gerade Deutschland zu einem Zentrum der Leistungselektronik entwickelt?

Prof. Lorenz: Wenn man sich die letzten 30 bis 40 Jahre anschaut, ergibt sich ein etwas differenzierteres Bild. Ich würde sagen, bis Mitte der 80er Jahre waren Amerika, Deutschland und Japan ungefähr auf Augenhöhe. In allen drei Ländern gab es damals ganz entscheidende Entwicklungen in der Leistungselektronik.

Elektronik: Welche Entwicklungen waren das?

Prof. Lorenz: Ich sage nur einmal drei Beispiele: In den USA war die McMurray-Schaltung ein Durchbruch. Damit ließ sich eine ganz neue Art von Umrichtern realisieren. In Deutschland waren die PWM-Modulation und das Vector-Control-Konzept für den gesamten Bereich der Motorsteuerung bahnbrechende Entwicklungen, und in Japan stellte der lichtgezündete Thyristor einen Entwicklungssprung dar.

Mitte der 80er Jahre haben die großen Firmen in den USA dann die Leistungshalb-leitertechnologien eingestellt, z.B. General Electric und Westinghouse. Im Bereich der mittleren und großen Leistungen haben die USA als Folge davon ihre Technologieführerschaft verloren. In den Bereichen Stromversorgungen für Rechenzentren und Stromversorgungen für Computer sind die USA auch heute noch gut, da definieren sie die Zukunft.

Elektronik: Deutschland und Japan sind in der Leistungselektronik also weiterhin auf gleichem Niveau geblieben?

Prof. Lorenz: Bei genauerer Betrachtung lassen sich zwei Zeitintervalle ausmachen. Im Intervall von 1980 bis 2000 wurden bei Siemens ganz entscheidende Meilensteine in der Leistungshalbleiterei geprägt, zum Beispiel MOSFETs Anfang der 80er Jahre, IGBTs und speziell der NPT-IGBTs in Dünnwafertechnik sowie die Smart-Power-Technologien im Automobilbereich Mitte der 80er Jahre.

Später in den 90er Jahren wurden die Super-Junction- und die SiC-Technologie mit Anwendungsschwerpunkt Schottky-Dioden entwickelt. Damals war Deutschland in diesen Technologien führend. Auch in der Entwicklung neuer Schaltungstopologien wie dem Multi-Level-Umrichter und der Multi-Phasen-Technologie wurden in Deutschland neue entscheidende Meilensteine gesetzt.

Aber auch in Japan ist in diesem Zeitraum viel geschehen, denn dort waren die großen Player wie Toshiba, Mitsubishi, Fuji und Hitachi zu Hause. Diese großen Unternehmen haben bei all diesen Technologien ähnliche Meilensteine gesetzt. Vielleicht hatte Siemens jedoch in einzelnen Leistungshalbleiter-Konzepten und Schaltungs-Technologien die Nase vorne…