Die Energieindustrie ist einer der wichtigsten Märkte für SiC-Leistungshalbleiter
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Die Energieindustrie ist einer der wichtigsten Märkte für SiC-Leistungshalbleiter
Insbesondere aufgrund seines geringen Stromverbrauchs bei Hochleistungsanwendungen. Die Halbleiter der dritten Generation, die durch SiC repräsentiert werden, haben Vorteile wie Bandlücke, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Durchschlagsfeldstärke, hohe Sättigungselektronendriftrate, stabile chemische Eigenschaften, hohe Härte, Verschleißfestigkeit, hohe Bindung und Energie sowie Strahlungsbeständigkeit. Sie können häufig bei der Herstellung von integrierten elektronischen Geräten mit hoher Temperatur, hoher Frequenz, hoher Leistung, Strahlungsbeständigkeit, hoher Leistung und hoher Dichte verwendet werden.
Zu den aus SiC hergestellten Komponenten zählen Dioden, verschiedene Transistortypen (wie MOSFET, JFET und IGBT) und Gate-Cut-Off-Thyristoren. Durch die Verwendung dieser Grundbausteine können kleinere, leichtere und hocheffiziente Leistungsmodule zum Schalten von Strom zu oder von Lasten sowie zur Umwandlung erstellt werden. Leistungselektronische Geräte, die unter Verwendung von SiC-Substraten entwickelt wurden, können in Leistungselektronikbereichen wie Übertragung und Transformation, Windkrafterzeugung, Solarenergie, Hybridfahrzeugen usw. eingesetzt werden, um Leistungsverluste, Wärmeentwicklung und Hochtemperaturbetrieb zu reduzieren, die Effizienz zu verbessern und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
In frühen Anwendungsfällen hat Tesla SiC-MOSFET-basierte Leistungsmodule von STMicroelectronics in den Wechselrichter des Model 3 integriert. Das Model 3 verfügt über einen Hauptwechselrichter, der 24 Leistungsmodule benötigt, die jeweils auf zwei Siliziumkarbid-MOSFET-Kernen basieren. Jedes Auto verfügt über insgesamt 48 SiC-MOSFET-Kerne. Diese MOSFETs werden von der italienischen Halbleiterwaferfabrik in Catania, Italien, hergestellt.
Bereits im Mai 2014 kündigte Toyota den Einsatz von SiC-Leistungshalbleitern an, um die Kraftstoffeffizienz von Hybridfahrzeugen um 10 % zu steigern (im Rahmen des JC08-Testzyklus des japanischen Ministeriums für Land, Infrastruktur und Verkehr) und die Nutzung von Autos zu reduzieren. Im Vergleich zur aktuellen PCU, die nur Si-Leistungshalbleiter enthält, wurde die Größe der Power Control Unit (PCU) um 80 % reduziert. Aufgrund unzureichender SiC-Wafer (Substrate) hat Toyota sie jedoch noch nicht übernommen.
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