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DESIGN ELEKTRONIK 02 2022 8 www designelektronik de Leistungshalbleiter Siliziumkarbid Leistungsdichte und 6 5-mal geringere Schaltverluste aufweist Diese Werte steigen jedoch bei höheren Spannungen sprunghaft an Ein SiC-Bauelement mit 1200 Vdas einen äquivalenten Silizium-IGBT ersetzen soll hat eine 16-mal höhere Leistungsdichte und 11-mal geringere Schaltverluste Schlüsselelement für Elektrofahrzeuge Der Trend die Batteriespannung bei Elektrofahrzeugen von 400 Vauf 800 Vzu Literatur [1] L Gear Tesla‘s Innovative Power Electronics The Silicon Carbide Inverter IDTechEx https tinyurl com 5fek4nz5 [2] Shifting to 800-volt systems Why boosting motor power could be the key to better electric cars Drivemode https tinyurl com yeyus8e8 verdoppeln hat eine Reihe von Vorteilen denn bei gegebener Leistung führt dies dazu dass sich der Strom halbiert Da - durch lassen sich die Batterien schneller aufladen [2] da sie sich weniger stark er - wärmen die Antriebsmotoren sind kleiner und leichter da weniger Kupferwicklungen benötigt werden und die Kabel über die der Strom fließen muss sind leichter Dies wirkt sich stark auf den Gesamtwirkungsgrad des Systems aus vergrößert die Reichweite oder verringert das Gewicht der Batterie und senkt die Systemkosten Daher wird Siliziumkarbid eine Schlüs - selrolle dabei spielen das Potenzial von 800-V-Designs zu maximieren Denn bei 1200 Vfängt die SiC-Technologie erst an ihre Vorteile auszuspielen Es bleiben al - lein Bedenken hinsichtlich der Zuverlässig - keit des Designs und oder konservativer Anwendungsbereiche als Gründe dafür bei den Silizium-IGBTs zu bleiben Daher stellt sich beim aktuellen Porsche Taycan die Frage warum sich die Entwickler trotz des Übergangs zu 800 Vfür eine Lösung mit Si - lizium-IGBTs entschieden haben während Bild Unipolares Grenzwertdiagramm für Leistungsbauelemente aus Silizium und Siliziumkarbid Bild PGC Consultancy man sich beim Lucid Air mit 900 Vfür SiC-MOSFETs entschieden hat Zusammenfassend lässt sich sagen dass die Siliziumtechnologie weitestgehend ausgereift ist mit MOSFETs an der Grenze des technisch Machbaren und einer hoch entwickelten IGBT-Technologie Im Gegensatz dazu ist die SiC-Technologie noch sehr jung aber nach nur einem Jahrzehnt und etwa drei Bauteilgenerationen sind die SiC-MOSFETs den Silizium-IGBTs deutlich überlegen Die Daten belegen Auch wenn Siliziumkarbid bei 650 Vbereits gut ist bei 1200 Vund darüber wird es ständig besser rh Tabelle Vergleiche zwischen SiC-MOSFETs und gleichwertigen Silizium-IGBTs SiC-MOSFET vs IGBT bei 650 Vund 1200 V Chipfläche 5x kleiner 5x kleiner Leistungsdichte 2x höher 16x höher Schaltverluste 6 5x kleiner 11x kleiner Schaltzeit 1 5x schneller 7x schneller Preis 3x größer 3 5x größer