Leistungselektronik für Hochspannungsanwendungen
Wolfspeed stellt ersten 10-kV-SiC-MOSFET vor
Mit dem ersten kommerziell verfügbaren 10-kV-SiC-MOSFET stellt Wolfspeed eine Technologie vor, die neue Möglichkeiten für effiziente Stromumwandlung, robuste Hochspannungsanwendungen und moderne Energieinfrastrukturen eröffnet.
Wolfspeeds 10-kV-SiC-MOSFET als Bare Die.
Wolfspeed
Wolfspeed hat das nach eigenen Angaben weltweit erste kommerziell verfügbare Siliziumkarbid-Power-MOSFET (SiC-MOSFET) mit 10 kV Sperrspannung vorgestellt. Das Bauelement mit der Bezeichnung CPM3-10000-0300A richtet sich an Anwendungen der Mittelspannungselektronik, etwa in Stromnetzinfrastruktur, industriellen Energiesystemen oder der Stromversorgung großer KI-Rechenzentren. Der Chip wird zunächst als Bare Die angeboten und steht aktuell für Kundenmuster und Qualifizierungsprogramme zur Verfügung.
Neue Möglichkeiten für Mittelspannungs-Leistungselektronik
Mit der neuen Spannungsklasse erweitert Wolfspeed den Einsatzbereich von SiC-Leistungshalbleitern deutlich. In vielen Mittelspannungsanwendungen kommen bislang komplexe Mehrzellen-Topologien oder IGBT-basierte Lösungen zum Einsatz, um die erforderlichen Spannungsniveaus zu erreichen. Ein 10-kV-SiC-MOSFET ermöglicht es, solche Architekturen zu vereinfachen und die Anzahl der Leistungshalbleiter im System zu reduzieren. Die höhere Spannungsfestigkeit und die möglichen höheren Schaltfrequenzen können zudem kompaktere Umrichterdesigns erlauben, da passive Bauelemente kleiner dimensioniert werden können. Laut Wolfspeed lassen sich so Leistungsdichte und Systemeffizienz deutlich steigern, während gleichzeitig der thermische Aufwand sinkt.
Fokus auf Zuverlässigkeit und neue Anwendungen
Ein zentraler Entwicklungsaspekt ist die Langzeitzuverlässigkeit des Gate-Oxids. Wolfspeed gibt für die intrinsische Time-Dependent Dielectric Breakdown-Lebensdauer eine theoretische Betriebsdauer von rund 158.000 Jahren bei einer Gate-Bias-Spannung von 20 V an. Zudem soll das Bauelement das Problem der bipolaren Degradation bei Hochspannungs-SiC-MOSFETs adressieren, sodass die integrierte Body-Diode zuverlässig genutzt werden kann. Neben klassischen Energieanwendungen eröffnet die Technologie auch neue Möglichkeiten für Pulsleistungsanwendungen. Aufgrund sehr schneller Schaltzeiten können SiC-MOSFETs beispielsweise mechanische Funkenstreckenschalter ersetzen. Solche Lösungen kommen unter anderem in Geothermieanlagen, Hochleistungspulsstromsystemen oder in Plasma-Ätzprozessen der Halbleiterfertigung zum Einsatz.
