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Nr 44 2021 www markttechnik de 33 Top-Fokus|leistungselektronik Ökologische und ökonomische Aspekte rücken den Wirkungsgrad in den Vordergrund Effizientere Leistungswandler dank SiC-Transistoren In vielen Leistungswandlungs-Anwendungen bringen traditionelle AC DC-Wandler-Topologien verschiedene Restriktionen mit sich sobald ein hoher Wirkungsgrad zum Anforderungsprofil gehört Dieser Artikel verdeutlicht wie sich die Eigenschaften von SiC auf die Leistungsfähigkeit von SiC-Transistoren auswirken und erläutert die wichtigsten Unterschiede dieser Bausteine zu Sibasierten IGBTs Leistungswandlungs-Systeme ziehen unter Effizienzgesichtspunkten immer mehr Aufmerksamkeit auf sich und gewinnen aus ökonomischen wie aus ökologischen Gründen zunehmend an Bedeutung So verlangen die in der Titanium-Klasse des 80-PLUS-Standards definierten Effizienzwerte einen Wirkungsgrad von 96 Prozent bei 50 Prozent Last Alternative effizientere Topologien und die Verwendung von Transistoren auf der Basis von WBG-Materialien Wide Bandgap können helfen durch Minimierung der Gesamtverluste die Effizienz zu verbessern So liegt das Hauptaugenmerk dieses Artikels auf den mit SiC-Transistoren erzielbaren Wirkungsgradsteigerungen Dies wird anhand zweier Beispiele beleuchtet nämlich an einer brückenlosen Totem-Pole-PFC-Topologie und an einem Halbbrücken-Wechselrichter Beide Topologien eignen sich für eine große Vielzahl von Anwendungen von Motorregelungen über unterbrechungsfreie Stromversorgungen bis hin zu Systemen zur Erzeugung erneuerbarer Energie Nachdem die Beispiele auf ihre Verluste untersucht sind werden die daraus resultierenden Ergebnisse am Ende des Beitrags zusammengefasst Was sind eigentlich Wide-Bandgap-Werkstoffe? WBG-Materialien weisen zwischen dem Valenzund dem Leitungsband eine breitere Lücke auf als Silizium Siliziumkarbid SiC und Galliumnitrid GaN sind heute die am häufigsten eingesetzten WBG-Werkstoffe Der Tabelle 1 sind die wichtigsten Eigenschaften von WBGund Sibasierten Materialien zu entnehmen Viele Materialverbindungen liegen in unterschiedlichen Kristallstrukturen Polymorphien vor Siliziumkarbid ist in dieser Hinsicht sehr besonders haben Forscher doch mehr als 250 verschiedene SiC-Polymorphien gefunden 3C-SiC und 4H-SiC sind dank ihrer herausragenden Halbleitereigenschaften die meistverwen-Von Francesco Saya Marketing Development Engineer und Rosario Attanasio Application Engineering Manager beide STMicroelectronics Bild 1 Querschnitt durch einen SiC-Transistor Bi ld er S TM ic ro el ec tr on ic s