PCIM 2014 Drei Tage, drei Messehallen und 8006 Fachbesucher

Redakteur: Gerd Kucera

Vom 20. bis 22. Mai 2014 trafen sich Entwickler und Projektverantwortliche aus aller Welt zur größten Messe und Konferenz der Leistungselektronik, intelligenten Antriebstechnik und erneuerbaren Energien.

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Die Hallenaufteilung 2014 führte zu einem gleichmäßigen und guten Besucherstrom.
Die Hallenaufteilung 2014 führte zu einem gleichmäßigen und guten Besucherstrom.
(Bild: Mesago/Thomas Geiger)

Auf 20.000 m2 (18.500 m2 im Vorjahr) präsentierten sich 391 Aussteller und 97 vertretene Firmen in drei Hallen den 8006 internationalen Fachbesuchern. Damit ist die PCIM Europe weiterhin auf solidem Wachstumskurs. Besonders beeindruckend war 2013 ein Besucherplus von 6874 auf 7883 Fachbesucher. Auf der parallel stattfindenden Konferenz informierten sich 710 Teilnehmer über die neuesten Entwicklungen und Trends zu den Themen Leistungselektronik, intelligente Antriebstechnik, erneuerbare Energie und Energiemanagement. Die Hallenaufteilung 2014 führte zu einem gleichmäßigen und guten Besucherstrom.

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Auch in diesem Jahr war das Thema Effizienzsteigerung durch SiC- und GaN-Halbleiter ein auffälliger Schwerpunkt in der Konferenz und Ausstellung. Zu Trends leistungselektronischer Komponenten und Systeme umfasste das Konferenzprogramm 2014 mehr als 240 Präsentationen.

Die Special Session von Prof. Dr.-Ing. Josef Lutz von der TU Chemnitz (beratendes Mitglied im Board of Direktors der PCIM Europe 2014) informierte über erfolgreiche Weiterentwicklungen.

Von ABB gibt es den IGBT mit integrierter Diode, den BiGT, nun für 6,5 kV. Die Diode profitiert von der Integration, sie bleibt soft durch den Effekt der Löcherinjektion auf ihrer Kathodenseite. Der Vortrag der Special Session vertiefte die Problematik, sowohl eine gute Diode als auch einen guten IGBT zu entwerfen. Wie zu erfahren war, untersucht auch die Uni Rostock messtechnisch und mit Simulation die internen Vorgänge in diesem neuen Bauelement.

Cree berichtete über die 2. Generation von SiC-MOSFETS. In einem resonanten DC/DC-Konverter werden sehr hohe Leistungsdichten erreicht. Panasonic integriert in den SiC-MOSFET eine Channel-Diode, die parallel zur Body-Diode liegt. Von Rohm gibt es den 1200-V-SiC-Trench-MOSFET mit Doppel-Trench-Struktur. Der On-Widerstand konnte halbiert werden, ein großer Fortschritt. Dazu kommt eine Schottky-Diode mit nur 0,6-V-Schleusenspannung, die damit 0,3 V niedriger ist als der Stand der Technik.

Weitere Fortschritte gibt es bei kompakten intelligenten Power-Modulen (IPMs), bei denen Treiber und Schutzfunktionen integriert sind. Beiträge dazu kamen von Fairchild, Mitsubishi und Fuji. Speziell für Elektro- und Hybridfahrzeuge hat Fuji ein IPM entwickelt, das die Wasserkühlung in die Grundplatte integriert.

Für SiC-Bauelemente gibt es Konzepte für neue kompakte niederinduktive Gehäuse. Das Thema neues Package für schnelles Schalten wurde ebenfalls in einer Special Session behandelt.

Die vierte Generation der DTMOS-IV-Technologie

Toshiba erweitert die DTMOS-IV-Super-Junction-Leistungs-MOSFETs auf 650 V. Diese Bausteine mit erhöhter Spannungsfestigkeit bieten eine höhere Sicherheits-Marge bei niedrigen Temperaturen und schwankender Netzspannung.

Die MOSFETs basieren auf Toshibas Super-Junction-DTMOS-IV-Deep-Trench-Prozess und stehen in sieben verschiedenen Gehäusen zur Verfügung. Die Bausteine können mit einer integrierten FRD (Fast Recovery Diode) geliefert werden, mit der sich in schnell schaltenden Anwendungen die Bauteilanzahl und der Platzbedarf der Leiterplatte verringern. Der Einsatz der 650-V-Serie erfolgt in Schaltnetzteilen, Vorschaltgeräten für Beleuchtungen, Solar-Wechselrichtern und in anderen Anwendungen, die eine Kombination aus schnellem Schalten, hohen Wirkungsgrad und geringen elektromagnetischen Störungen erfordern.

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Durch die vierte Generation der DTMOS-IV-Technologie bieten Toshibas neue MOSFETs einen sehr niedrigen Durchlasswiderstand bei verringerter Chipgröße, was kleine Formfaktoren ohne Leistungseinbußen ermöglicht. Ein Vorteil dieser Prozesstechnik im Vergleich zu einem Standard-Super-Junction-Prozess ist der geringere Wärmkoeffizient des RDS(on) über der Temperatur. DTMOS IV verringert auch die Ausgangskapazität (Coss) des MOSFETs, was einen effektiveren SPS-Betrieb bei geringer Last garantiert. Die optimierte Gate-Drain-Kapazität (Cgd) sorgt überdies für eine verbesserte dv/dt-Flankensteilheit.

Zudem kündigt Toshiba eine neue Serie hocheffizienter Low-Voltage-Trench-MOSFETs an, die im U-MOS-IX-H-Halbleiterprozess der nächsten Generation bei Toshiba gefertigt werden. Die neuen MOSFETs bieten laut Hersteller den besten Wert für RDS(ON)*Qoss (Produkt aus Durchlasswiderstand und Ausgangsladung) dieser Bauteilklasse. Sie sind zuerst als 40-V-Version erhältlich; 30- bis 60-V-Versionen folgen in den nächsten Monaten. Die ersten Bausteine der Serie bieten einen RDS(on) von 0,7 mΩ (max. 0,85 mΩ) und eine Ausgangskapazität (Coss) von 1930 pF. Der TPHR8504PL ist für 40 V ausgelegt und wird im kleinen SOP-Advance-Gehäuse mit den Abmessungen 5 mm x 6 mm geliefert.

Anwendungen der U-MOS-Serie der neunten Generation sind DC/DC-Wandler, synchrone Gleichrichter und andere Power-Management-Schaltkreise, die einen stromsparenden Betrieb, hohe Schaltgeschwindigkeiten und kleine Leiterplatten erfordern.

Ein spezielles Thema der Konferenz war in diesem Jahr das Packaging von Halbleitern für schnelles Schalten. Die Transistoren in der Leistungselektronik werden immer schneller, gleichzeitig nehmen allerdings EMV-Probleme und Schwingungseffekte beim Schalten erheblich zu. Grund dafür ist unter anderem in der Aufbau- und Verbindungstechnik der Halbleiter zu suchen, die bisher nur nachrangig auf parasitäre elektromagnetische Eigenschaften optimiert wurden. Die Packages werden dadurch zu einem nennenswerten Faktor, der die Schaltgeschwindigkeiten und Schaltfrequenzen ausbremst.

Die PCIM Europe 2015 findet vom 19 bis 21 Mai 2015 im Messezentrum Nürnberg statt.

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