99 Prozent Wirkungsgrad auch ohne SiC-MOSFETs Solar verliert als Leitmarkt für SiC und GaN an Bedeutung

SiC und GaN im Stromversorgungsbau

SiC-Dioden sind bereits seit über zehn Jahren in Industriestromversorgungen zu finden, sie gehören zum Alltag der Stromversorgungs-Entwickler. Ganz anders ist das nach wie vor bei SiC-MOSFETs. Einer der Gründe dafür dürfte wohl sein, dass die Leistungshalbleiter-Hersteller zu Beginn mit verschiedenen Lösungsansätzen auf den Markt gekommen sind. Da konkurrierten SiC-JFETs mit SiC-MOSFETs und SiC-Bipolar-Transistoren. Inzwischen hat sich die Situation etwas bereinigt, und es scheint definitiv auf SiC-MOSFETs hinauszulaufen.

»Aus unserer Sicht ist der SiC-JFET tot, und der SiC-MOSFET setzt sich durch«, fasst Bernhard Erdl, Gründer und President des Stromversorgungs-Herstellers Puls, seine Eindrücke zusammen, »damit hat sich letztlich der Aspekt der Einfachheit der Handhabung für den Anwender gegen den einfacheren Herstellungsprozess für den Halbleiterhersteller durchgesetzt«. Vor diesem Hintergrund hat Puls ein erstes Standardnetzgerät entwickelt, das SiC-MOSFETs nutzt. Die Entwickler haben sich bei diesem 1-kW-Gerät für einen besonders kleinen SiC-MOSFET entschieden. Erdl weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass SiC-MOSFETs bei weitem nicht so schnell schalten, wie man das erwartet. Ursache dafür sei der hohe Gate-Widerstand der Bauteile. Mit dem Thema GaN beschäftigt man sich bei Puls bislang nur in der Vorentwicklung: »Ein 600-V-GaN-Leistungsschalter ist eine feine Lösung für PFC-Anwendungen«, versichert Erdl, »ein Produkt mit einer solchen Lösung werden wir aber sicher nicht vor 2018 auf den Markt bringen«. Auch Hermann Püthe, der geschäftsführende Gesellschafter der inpotron Schaltnetzteile, ist überzeugt davon, »dass GaN-Leistungstransistoren vor allem in PFC-Stufen eine Berechtigung haben, aber bis zum Einsatz dieser Bauteile in Industriestromversorgungen werden noch einige Jahre vergehen«.

Eine Stromversorgung sei eben kein imagebehaftetes Technologieprodukt wie ein iPhone, erläutert Püthe, »der Markt lechzt zwar nach Neuem, aber niemand würde für eine Stromversorgung mehr ausgeben, nur weil man technologisch dem Wettbewerb damit einen Schritt voraus wäre«. Und so bleiben Stromversorgungen, die etwa SiC-MOSFETs beinhalten, vorerst die Ausnahme. Einer der ersten, die sich zum Einsatz der neuen Leistungshalbleiter entschlossen, waren die Entwickler des Niederländischen Stromversorgungs-Spezialisten Delta Elektronika. Sie entschieden sich bereits vor zwei Jahren, die 1200-V-SiC-MOSFETs der zweiten Generation von Cree Power in ihre jüngsten Produkte einzusetzen. »Das Schaltverhalten dieser SiC-MOSFETs war außerordentlich«, blickt Job Koopmann, Direktor von Delta Elektronika, auf diese Entscheidung zurück, »und die Kontrolle des SiC-MOSFETs war einfach zu handhaben«. Durch den Einsatz der neuen Leistungshalbleiter ließen sich die Verluste der Stromversorgungsschaltungen um 21 Prozent reduzieren, gleichzeitig verringerte sich der Komponentenbedarf gegenüber einem klassischen Silizium-Aufbau um 45 Prozent.