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32 Elektronik 0 8 2024 LeistungshaLbLeiter leicht verringert Ein Vergleich der Verluste beider SiC-MOSFETs mit denen des ursprünglichen IGBT zeigt die Verbesserung des Wirkungsgrads Bild 4 Das Bauteil der vierten Generation reduzierte die Leitungsverluste blau im Vergleich zum Baustein der dritten Generation von 10 7 auf 9 82 Watt Eine noch deutlichere Verringerung wurde bei den Schaltverlusten orange erzielt die von 16 6 auf 8 22 Watt sanken Zu den weiteren Verbesserungen der Bauelemente der vierten Generation gehören verbesserte Gate-Ansteuerfähigkeiten Die SiC-MOSFETs der vierten Generation können mit 15 Vbetrieben werden die Geräte der dritten Generation benötigen 18 V Das bedeutet dass Schaltungen die mit Si-Bauelementen entwickelt wurden durch MOSFETs der vierten Generation ersetzt werden können Darüber hinaus beträgt die empfohlene Ansteuerspannung beim Ausschalten 0 Vfür die SiC-MOSFETs der vierten Generation Davor benötigte die Gate-Source-Spannung beim Ausschalten eine negative Vorspannung um ein Selbsteinschalten zu verhindern Bei den Bauelementen der vierten Generation ist die Schwellenspannung Vth jedoch hoch um die Selbsteinschaltung zu unterdrücken sodass keine negative Vorspannung angelegt werden muss Höhere Schaltgeschwindigkeit weniger Schaltverluste Die SiC-MOSFETs der vierten Generation von Rohm Semiconductor lassen sich in zwei Gruppen einteilen die sich auf das Gehäuse der Bauteile beziehen Der besprochene SCT4026DEC11 ist ein 750-Volt-SiC-MOSFET für 56 A +25 °C 29 A +100 °Cund 26 mΩ in einem dreipoligen TO-247N-Gehäuse Ein Beispiel für ein alternatives vierpoliges Gehäuse ist der SCT-4013DRC15 ein 13-mΩ-Bauelement für 750 V 105 A +25 °C 74 A +100 °Cin einem vierpoligen TO-247-4L-Gehäuse Das vierpolige Gehäuse fügt eine zusätzliche Leitung hinzu die die Schaltgeschwindigkeit des MOSFETs verbessert Das herkömmliche dreipolige TO-247N-Gehäuse isoliert die Bild 5 Der vierte Pin des TO-247-4L isoliert die Gate-Ansteuerung von den Versorgungs-Pins durch einen zusätzlichen Verbindungsstift in einer Kelvin-Verbindung Bild Rohm Semiconductor Bild 3 Abgebildet sind ein lüfterloser 5-kW-Wechselrichter und sein Schaltplan Ursprünglich wurde diese Schaltung mit Silizium-IGBTs entwickelt die mit 20 kHz liefen und dann mit SiC-MOSFETs der 3 und 4 Generation mit 40 kHz betrieben Die Performance aller drei Halbleitertypen wurde verglichen Bild Rohm Semiconductor Bild 4 Die SiC-MOSFETs der 4 Generation haben die Verluste im Vergleich zu den ursprünglichen Si-IGBTs und den Bauelementen der 3 Generation erheblich reduziert Bild Rohm Semiconductor