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Die nächste Effizienz-Dimension

Einsatz von SiC-Bauelementen für Leistungsanwendungen

16. September 2011, 10:34 Uhr | Von Masanuri Tanimura

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Fortsetzung des Artikels von Teil 6

Welche Herausforderungen birgt der Einsatz von SiC?

Als die entscheidenden Hindernisse, die einer verbreiteten Nutzung von SiC entgegenstehen, sind die Kosten, die Verfügbarkeit (sowohl auf Bauelemente- als auch auf Anbieterebene) sowie die mangelnde Vertrautheit der Ingenieure mit dieser Technologie anzuführen.

Damit SiC-Bauelemente in der Leistungselektronik allgemeine Verbreitung erlangen können, müssen auf jeden Fall die Mehrkosten gegenüber Si gesenkt werden – immerhin sind SiC-Dioden rund fünfmal teurer als FRDs aus Silizium. Ebenso wie bei den Siliziumbauelementen wird man auch bei SiC die Kosten senken können, wenn sich mit zunehmender Reife dieser Technologie die Produktionsausbeute erhöht, wenn größere Wafer zum Einsatz kommen und wenn die Zahl der Anbieter steigt. In den zurückliegenden Jahren sind immer mehr Hersteller, darunter sowohl kleine als auch große Firmen und Neugründungen ebenso wie etablierte Unternehmen, auf den SiC-Zug aufgesprungen. Schon bald wird deshalb eine Vielzahl von SiC-Bauelementen verfügbar sein, zu denen verschiedene Varianten von Dioden und Transistoren (MOSFETs, JFETs, BJTs), SiC-Dioden kombiniert mit Si-Transistoren, SiC-Module usw. gehören werden.

Ein in starkem Aufwind befindliches Anwendungsgebiet, das die Nachfrage nach SiC-Bauelementen steil ansteigen lassen kann, sind Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb, also Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeuge, batterieelektrische Fahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge. Wirkungsgrad, Platzbedarf und Kosten sind dabei äußerst wichtige Faktoren, durch die sich SiC-Bauelemente hier besonders eignen. Autos mit SiC-Schottky-Dioden und SiC-Transistoren können potentiell ohne Flüssigkeitskühlung auskommen, wodurch sich die Mehrkosten der SiC-Technologie besser rechtfertigen lassen. Eine Akzeptanz in diesen Fahrzeugen wird eine starke Nachfrage generieren und SiC dabei helfen, sich zu etablieren.

Häufig lassen sich SiC-Bauelemente als direkter Ersatz für entsprechende Si-Produkte verwenden. Um allerdings die technischen Vorteile und potentiellen Kostensenkungen (z.B. durch die Vereinfachung oder den Wegfall von Snubber-Schaltungen oder die Verwendung von Schalttransistoren mit niedrigerem Nennstrom) in vollem Umfang nutzen zu können, sollten Entwickler eingehend mit den Vorteilen von SiC-Bauelementen vertraut sein.