SiC-MOSFETs und -Dioden Die Auswahl wird größer

Dank seiner größeren Bandlücke hat Siliziumkarbid Vorteile gegenüber Silizium. Wegen des hohen Preises kamen solche Bauteile vorwiegend nur in PFC-Schaltungen und Solarumrichtern zum Einsatz. Doch die Auswahl wird immer größer, was sich langfristig auch die Preise positiv auswirken wird.

Mit Siliziumkarbid (SiC) lässt sich die Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen Siliziumlösungen steigern. Diesem Ansatz folgt nun auch das Verbundprojekt MMPSiC, das darauf abzielt, wie sich durch den Einsatz von Leistungsschaltern aus Siliziumkarbid in Zukunft der Wirkungsgrad von Stromversorgungen in industriellen Prozessen erhöhen und auf diesem Wege Energie und CO2 einsparen lässt.

Dieser Fragestellung gehen im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium mit 800.000 Euro geförderten Verbundprojekts Forscher des Lichttechnischen Instituts (LTI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen mit den Industriepartnern Trumpf Hüttinger und IXYS Semiconductor  nach. »Bei der Stromversorgung von energieintensiven industriellen Anwendungen, wie etwa dem Zonenschmelzverfahren, ist es erforderlich, mit hohen Frequenzen zu schalten«, erläutert der Leiter des Projekts, Dr. Rainer Kling vom LTI des KIT. »SiC ist für diese hohen Frequenzen noch nicht erprobt, wir betreten mit diesem Projekt darum Neuland.«

Wer dagegen SiC-Lösungen für seine alltäglichen Entwicklungsherausforderungen sucht, für den haben in den letzten Wochen unter anderem Cree Power, STMicroelectronics und Toshiba Electronics interessante neue Produkt auf den Markt gebracht. So reagiert etwa Cree Power mit der Vorstellung der neuen 650-V-Z-Rec-Dioden der Typen C3D06065E (6 A), C3D08065E (8 A) und C3D10065E (10 A) auf den Wunsch vieler Entwicklungsingenieure im Bereich Power-Systeme nach SiC-Dioden mit höherer Stromfestigkeit und kompakteren oberflächenmontierbaren Gehäusen. Die Gehäuse vom Typ TO252-2 (DPAK) weisen einen kleineren Footprint auf als vergleichbare SiC-Dioden.

Mit ihrem Sperrverzögerungsstrom von Null und ihrer sehr hohen Schaltgeschwindigkeit ermöglichen die neuen 650-V-SiC-Dioden eine passgenauere Dimensionierung der Diode zur Optimierung der Kosten und Performance von Schaltnetzteilen, PFC-Schaltungen und Antrieben. Darüber hinaus können die neuen Bauteile SiC-Schottky-Diodenbaugruppen für die Durchsteckmontage überflüssig machen und so neue, kompaktere 650-V-Designs ermöglichen.

Alle drei Dioden besitzen die Automotive-Qualifikation gemäß AEC-Q101 und eignen sich darum für die Leistungsfaktorkorrektur und Bord-Umrichtersysteme in Fahrzeugen mit Hybrid- und Elektroantrieb. Als vierte neue 650-V-SiC-Diode hat Cree Power zudem mit der C3D06051 auf den Markt gebracht, eine intern isolierte Z-Rec-SiC-Schottky-Diode für 6 A. Sie ist eine Alternative zu Full-Pack-Dioden. Ihr TO220-Gehäuse mit interner Keramikisolation, das es nur bei Cree für Schottky-Dioden gibt, bietet eine Isolationsspannung von 2,5 kV. Die neue Diode wartet zudem mit einem größeren Betriebstemperaturbereich und einer größeren Verlustleistung als vergleichbare Full-Pack-Dioden auf.