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e+i Elektrotechnik und Informationstechnik
Erschienen in: e & i Elektrotechnik und Informationstechnik 2/2022

05.04.2022 | Bericht

SiC-MOSFETs und Si-IGBT-Technologie im Vergleich: Welches Material ist am besten für Traktionsumrichter geeignet?

verfasst von: Bernhard Stiller

Erschienen in: e+i Elektrotechnik und Informationstechnik | Ausgabe 2/2022

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Auszug

Mit der Einführung des Zonenschmelzverfahrens Mitte der 1950er Jahre sowie der Verfügbarkeit von nicht wasserlöslichen Isolierstoffen, z. B. Siliziumdioxid, begann die industrielle Nutzung von reinem Silizium als Halbleiterwerkstoff in der Leistungselektronik. Zu dem Zeitpunkt gab es bereits erste Materialforschungen an einer chemischen Verbindung von Silizium und Kohlenstoff: Siliziumkarbid (SiC). Die Vorteile von Siliziumkarbid als Halbleitermaterial wurden früh erkannt, jedoch dauerte es noch bis Mitte der 1990er Jahre bis der Herstellungsprozess von SiC-Substraten so weit vorgeschritten war, dass man den Halbleiterherstellern erste brauchbare Materialien zu Forschungszwecken zur Verfügung stellen konnte. …
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Fußnoten
1
Gemessen bei Raumtemperatur
 
2
Bei MPT-IGBT-Technologien ist der Tailstrom fast nicht mehr zu erkennen, bei IGBTs mit 1200 V Sperrspannung ist dieser Strom noch ersichtlich.
 
3
Siliziumkarbid-MOSFETs sind temperaturstabiler als Si-MOSFETs. Zum Vergleich: Bei Si-MOSFETs erhöht sich der RDS(on) zwischen 25 °C Chiptemperatur und 150 °C Chiptemperatur ca. um den Faktor 2,2–2,5.
 
4
Z. B. FS03R12A6MA1B, ein B6-Brückenmodul mit 1200 V Durchbruchspannung und einem typischen RDS(on) < 3 mΩ.
 
5
Ajay Poonjal Pai, Tomas Reiter and Martin März: Efficiency Investigation of Full-SIC versus Si-based Inverter Power Modules at Equal Commutation Speed. PCIM2018; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management. VDE, 2018.
 
Literatur
1.
Kaminsiki N (2009) State of the art and the future of wide band-gap devices. 13th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE, Barcelona
2.
Jakobi W, Uhlemann A, Schweikert C, Strenger C, Poonjal Pai A, Beaurenaut L, Thoben M, Münzer M (2018) Benefits of new CoolSICTM MOSFET in HybridPACKTM drive package for electrical drive train applications. 10th International Conference on Integrated Power Electronics Systems European Conference on Power Electronics and Applications, CIPS2018. ISBN 978-3-8007-4540‑1
3.
Poonjal Pai A, Reiter T, März M (2018) Efficiency investigation of full-SIC versus Si-based inverter power modules at equal commutation speed. International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM2018. VDE,
4.
Wolter F, Rupp R, Häberlen O (2015) Next level Silicon, SiC and GaN—a balanced view on future power semiconductor switches. Societe Des Ingnierurs De L’Automobile, SiA. R‑2015-05-13
5.
Friedrichs P (2013) SiC power devices as enabler for high power density—aspects and prospects. ICSCRM2013, Miyzaki, Japan
6.
Lindemann A (2011) Entwicklungstendenzen beim Einsatz von Bauelementen aus Silizium Karbid und Gallium-Nitrid in der Leistungselektronik, Bauelemente der Leistungselektronik ISBN 978-3-8007-3341‑5
7.
Poonjal Pai A, Reiter T, März M (2017) Characterization and mission profile analysis of a SiC hybrid module for main inverter application of electric vehicles
8.
Nisch A, Klöffer C, Weigold J, Wondrak W, Schweikert C, Beaurenaut L (2018) Effects of a SiC TMOSFET tractions inverters on the electric vehicle Drivetrain. International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM2018
Metadaten
Titel
SiC-MOSFETs und Si-IGBT-Technologie im Vergleich: Welches Material ist am besten für Traktionsumrichter geeignet?
verfasst von
Bernhard Stiller
Publikationsdatum
05.04.2022
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
e+i Elektrotechnik und Informationstechnik / Ausgabe 2/2022
Print ISSN: 0932-383X
Elektronische ISSN: 1613-7620
DOI
https://doi.org/10.1007/s00502-022-01024-1

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