Neue Z-FET™-MOSFETs und Dioden von Cree steigern Energieeffizienz

Cree ebnet mit Siliziumkarbid-Chips den Weg für effizientere Leistungselektronik-Module

München, 24. Januar 2012 – Cree, ein führender Anbieter von Leistungshalbleitern auf Basis von Siliziumkarbid (SiC), treibt die Entwicklung hocheffizienter Leistungselektronik weiter voran und bringt die industrieweit ersten vollständig qualifizierten SiC-Leistungs-MOSFETs in Bare-Die-Chipform auf den Markt. Diese eignen sich besonders für die Verwendung in Leistungselektronik-Modulen. Die auf SiC basierenden Z-FET™ MOSFETs und Dioden von Cree kommen in anspruchsvollen Leistungselektronik-Schaltungen zum Einsatz und ermöglichen dort deutlich höhere Energieeffizienz-Werte, als sie mit konventionellen Silizium-Bausteinen erreicht werden können. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz von Leistungs-Applikationen in den Bereichen Photovoltaik, Industrie und Antriebstechnik.

 

Leistungs-Module enthalten in der Regel verschiedene diskrete Leistungsschalter wie MOSFETs und Dioden, die in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Zu den Anwendungen gehören Hochspannungs-Leistungselektronik wie etwa Dreiphasen-Industriestromversorgungen, Stromversorgungssysteme für die Telekommunikation und Wechselrichter für Photovoltaik- und Windkraftanlagen. In traditionellen MOSFETS wird die erzielbare Schaltleistung unter Umständen durch die parasitäre Induktivität der langen Anschlüsse begrenzt. Daher bietet Cree die SiC-MOSFETs alternativ als sogenannte Bare-Dies, also ungehäuste Halbleiterchips, an. Dadurch werden die Auswirkungen der gehäusebedingten Induktivitäten vermindert. Zudem haben Kunden die Möglichkeit, die Schalt-Performance der SiC-Technologie maximal auszuschöpfen.

„Vollständig qualifizierte SiC-MOSFETs ohne Gehäuse bieten sämtliche Performance-Vorteile von SiC-Bauelementen ohne die Einschränkungen, die sich aus den konventionellen Kunststoffgehäusen diskreter Bausteine ergeben. Vorteile sind beispielsweise bessere Eigenschaften bei hoher Temperatur, höhere Schaltfrequenzen und geringere Schaltverluste“, erläutert Stephan Greiner, Vice President EMEA bei Cree und ergänzt: „Dazu gehört auch die Möglichkeit, mit geringerem Bauteileaufwand höhere Ströme und Spannungen zu schalten, was wiederum ein Maximum an Leistungsdichte und eine höhere Zuverlässigkeit ergibt.“

Hersteller von Leistungsmodulen haben jetzt Gelegenheit, die 1.200 V SiC-Leistungs-MOSFETs und Schottky-Dioden von Cree in Chipform zu einem rein SiC-basierten Moduldesign zu kombinieren, um Leistungselektronik-Systeme mit einem extrem hohem Wirkungsgrad zu realisieren. „Schließlich bieten diese neuen Module die erprobten Vorzüge von Siliziumkarbid. Dazu gehören das Fehlen von Sperrverzögerungsverlusten, temperaturunabhängige Schalteigenschaften, eine höhere Betriebsfrequenz mit geringem EMI-Aufkommen und eine deutlich höhere Avalanche-Festigkeit“, so Greiner. Außerdem ermöglichen sie fünf- bis achtmal höhere Schaltfrequenzen als konventionelle Siliziumbausteine. Die höhere Schaltfrequenz wiederum erlaubt die Verwendung kleinerer induktiver und kapazitiver Bauelemente mit positiven Auswirkungen auf Größe, Gewicht und Kosten des Gesamtsystems.

Die neuen Cree Leistungs-MOSFETs werden zunächst in zwei Versionen angeboten:  Der CPMF-1200-S080B mit den Maßen 4,08 mm x 4,08 mm ist für 1.200 V/20 A ausgelegt und besitzt einen nominellen On-Widerstand (RDS(on)) von 80 mΩ. Der CPMF-1200-S160B misst 3,1 mm x 3,1 mm, ist für 1.200 V/10 A spezifiziert und hat einen nominellen RDS(on) von 160 mΩ. Der Chiptemperaturbereich beider Versionen beträgt -55 °C bis +135 °C.
Beide Ausführungen des 1.200 V MOSFET-Chips sind vollständig für den Produktionseinsatz qualifiziert und freigegeben und sind ab sofort für Cree-Kunden verfügbar.

Um Leistungsmodul-Hersteller beim Einsatz der neuen Bauelemente zu unterstützen und bei der Optimierung ihrer Designs zu helfen, hat Cree Spezifikationen und detaillierte Designrichtlinien veröffentlicht. Darunter befinden sich auch Die-Attach  und Bonding-Empfehlungen. Darüber hinaus bietet Cree ein SiC-MOSFET-Modells, das Kunden eine frühen Simulation und Evaluierung ermöglicht. Das Modell ist unter www.cree.com/power/mosfet_model_req.asp zum Download verfügbar. Muster sowie weitere Informationen über die SiC-Leistungsbausteine von Cree gibt es auf www.cree.com/power.

Kategorien: Power, Pressemitteilungen

Veröffentlicht von Ortrud Wenzel am 24. Januar 2012 um 10:54 Uhr

Tags: , , , , , , ,

Weitere PMs