Ersatz von Silizum-IGBTs
Cree: Erster 1200-V-Siliziumkarbid-MOSFET
Cree, bislang als High-Brightness-LED-Pionier und Anbieter von Siliziumkarbid-Wafern und -Dioden bekannt, bringt mit dem ersten 1200-V-SiC-MOSFET einen Baustein auf den Markt, der Entwicklern im Leistungselektronikbereich lang ersehnte Möglichkeiten eröffnet.
Das 1200-V-MOSFET wartet mit einem Einschaltwiderstand von 80 mOhm bei 25 °C auf. Über den gesamten Einsatztemperaturbereich bleibt der RDS(on) unter 100 mOhm. Die Bausteine der CMF20120D-Serie benötigen keine speziellen Treiber, sie sind wie herkömmliche MOSFETs ansteuerbar. Auch ihre benötigte Gate-Treiber-Energie liegt über den gesamten Einsatztemperaturbereich unter 100 nC.
Cree zielt mit der Vorstellung dieses Bauteils nach Auskunft von Cree-Gründer und CTO John Palmour, »auf den Ersatz von Silizum-IGBTs in den verschiedensten Leistungselektronikapplikationen.« Durch die Möglichkeit, mit deutlich höheren Schaltfrequenzen von bis zu 50 kHz zu arbeiten, reduzieren sich in klassischen IGBT-Anwendungen Platzbedarf, Gewicht und Kosten. Bei einem nicht Schaltungs-optimierten Eins-zu-Eins-Ersatz eines Silizium- IGBTs durch ein 1200-V-SiC-MOSFET erhöht sich der Wirkungsgrad der Applikation, nach den Worten Palmours um 2 Prozent. »Durch den Schaltungs-optimierten Einsatz der SiC-MOSFETs lässt sich der Wirkungsgrad der Applikation noch einmal deutlich steigern«.
In Applikationen wie Solarinvertern lassen sich SiC-MOSFETs sowohl auf der Boost- wie auf der Inverterseite einsetzen. Wie Palmour erläutert, lassen sich die Schaltverluste dabei um über 30 Prozent reduzieren. In Verbindung mit Siliziumkarbid Barrier Schottky Dioden, wie sie ebenfalls von Cree angeboten werden, lässt sich so der Gesamtwirkungsgrad der Applikation auf über 99 Prozent steigern.
Nach Darstellung von Palmour hat die Entwicklung der SiC-MOSFETs bei Cree mehr als 10 Jahre in Anspruch genommen und Investitionen von über 60 Mio. Dollar erfordert. Cree´s dazu entwickelte MOSFET-Technologie wird durch rund 50 Patente geschützt. Nach Palmours Auskunft, liegt die Zahl der benötigten Prozessschritte etwa auf dem Niveau zu Beginn des MOSFET-Zeitalters. In Zukunft, so seine Einschätzung, wird sich die Zahl der Prozessschritte jedoch an das heute übliche Niveau bei der MOSFET-Herstellung annähern.
Dem ersten, in einem Standard TO247-Gehäuse untergebrachten 1200-V-SiC-MOSFET mit einer Stromtragfähigkeit von 20 A, werden nach Auskunft von Palmour in diesem Jahr noch weitere Modelle folgen. Dabei wird es sich sowohl um Versionen mit anderen Sperrspannungen, als auch Modelle mit höheren und niedrigeren Stromwerten handeln. So dürfte Cree wohl noch in diesem Jahr auch ein 1700-V-Modell auf den Markt bringen.
Der Stückpreis für die ersten 1200-V-SiC-MOSFETs liegt bei einer Auftragsmenge von 1000 Stück bei 85 Dollar. Die MOSFETs sind ab sofort über dieselben Vertriebs- und Distributionskanäle wie bisher die SiC-Dioden von Cree erhältlich.
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