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Interview mit Jochen Hüskens, Rohm Semiconductor

Gräben machen Siliziumkarbid besser

14. Dezember 2015, 9:45 Uhr | Ralf Higgelke

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Komplettes Fertigungs-Know-how im Haus

Durch den Erwerb von SiCrystal haben Sie das komplette Fertigungs-Know-how im Haus – vom rohen SiC-Wafer bis zum fertigen Modul. Welche Vorteile haben sich daraus ergeben?

Hüskens: Durch ein integriertes Fertigungssystem vom Roh-Wafer bis zum Baustein und durch proprietäre Screening-Verfahren kann Rohm SiC-Bauelemente wie Schottky-Dioden, MOSFETs oder Powermodule anbieten, die hohe Leistungen handhaben können und gleichzeitig sehr zuverlässig arbeiten. Unsere Kompetenzen decken die gesamte Materialverarbeitungskette von Kristallwachstum bis zur Wafer-Produktion ab.

Weitere Vorteile sind die Unabhängigkeit von anderen externen Quellen. Durch unsere komplette Eigenfertigung können wir bei Rohm höchste Qualität erreichen und SiC-Produkte zu konkurrenzfähigen Preisen anbieten und die so wichtige Zukunftsfähigkeit für diese Hochleistungskomponenten erhalten. Zu jeder Zeit können wir die Versorgung der Kunden mit qualitativ hochwertigen Bauteilen garantieren, um Anwendungen wie Schaltnetzteile, Umrichter für erneuerbare Energien, Wechselrichter und Ladegeräte für Elektro- und Hybridfahrzeuge zu unterstützen.

SiC-MOSFETs muss man anders ansteuern als Silizium-MOSFETs oder -IGBTs. Warum, und welche Empfehlung geben Sie?

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Hüskens: Obwohl die Driftschicht in SiC-MOSFETs einen niedrigeren elektrischen Widerstand hat als bei Silizium-MOSFETs, bedeutet die geringere Ladungsträgermobilität in Siliziumkarbid, dass der Kanalwiderstand insgesamt höher ist. Aus diesem Grund sinkt bei SiC-MOSFETs der Durchlasswiderstand, je höher die Gate-Spannung U_GS ist. Der Widerstand geht zunehmend in die Sättigung, wenn U_GS Werte über 20 V annimmt. SiC-MOSFETs weisen keinen niedrigen Einschaltwiderstand bei Gate-Spannungen von 10 V bis 15 V auf, wie sie typischerweise bei IGBTs und MOSFETs aus Silizium zum Durchschalten ausreichen. Es empfiehlt sich, SiC-MOSFETs mit einer U_GS bis 18 V zu treiben, damit der On-Widerstand ausreichend niedrig ist. Anwender sollten darauf achten, SiC-MOSFETs nicht mit Gate-Spannungen von unter 13 V zu betreiben, da dies dazu führen kann, dass sie thermisch instabil werden. Entsprechende Treiberbausteine haben wir im Produktportfolio. Da SiC-MOSFETs sehr schnell schalten können, ist es auch sehr wichtig, die Streuinduktivität der Kommutierungsschleife so niedrig wie möglich zu halten.

Neben SiC ist auch GaN ein zunehmend verbreitetes Wide-Bandgap-Halbleitermaterial. Gibt es da Aktivitäten bei Rohm, und wenn ja, wann können wir mit ersten Produkten rechnen?

Hüskens: Es ist wichtig hervorzuheben, dass wir bei Rohm bereits seit 2010 SiC-MOSFETs in Serie fertigen. Durch die Verwendung der SiC-MOSFET-Struktur ist es leicht, Bauteile mit hoher Durchbruchsspannung zu realisieren; wir denken da an Werte von 650 V bis 1700 V, aber auch bis 3300 V.

Andererseits sind GaN-Bausteine noch nicht marktreif in Bezug auf Zuverlässigkeit. Aber selbstverständlich beobachten auch wir den GaN-Markt. Im Forschungs- und Entwicklungsbereich konzentrieren wir uns dabei auf GaN-Bauteile mit niedrigen Sperrspannungen.

Das Interview führte Ralf Higgelke.