Power-Trends 2015 Wachstum bei SiC-basierter Leistungselektronik

Redakteur: Gerd Kucera

Weil das Optimierungspotenzial bei Silizium ausgereift ist, gehen die Experten bei CREE davon aus, dass Siliziumkarbid erheblich zulegen wird, vor allem in Anwendungen mit mittleren und hohen Volt-Zahlen.

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Dieter Liesabeths, CREE: „2015 wird die Nachfrage nach SiC-Modulen und SiC-MOSFETs deutlich steigen.“
Dieter Liesabeths, CREE: „2015 wird die Nachfrage nach SiC-Modulen und SiC-MOSFETs deutlich steigen.“
(Bild: Cree)

Herkömmliche IGBTs verlieren an Boden und werden zunehmend durch Komponenten auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) ersetzt, da SiC bessere System-Performance durch höhere Nennleistung bei geringerer Verlustleistung bietet. Experten erwarten daher für 2015 einen deutlichen Anstieg der Nachfrage bei SiC-MOSFETs und entsprechenden Power-Modulen. Der US-amerikanische SiC-Spezialist CREE verzeichnete bereits 2014 eine stark wachsende Nachfrage nach Produkten auf SiC-Basis. „2015 wird dieser Trend weiter anhalten; wir erwarten sogar ein außergewöhnlich erfolgreiches Jahr im Bereich Power-Produkte“, bestätigt Dieter Liesabeths, Director Power Sales, bei CREE in Unterschleißheim.

Zukunftsmarkt Hochvoltanwendungen

Glaubt man den Analysten von Yole Développement, einem renommierten französischen Marktforschungsinstitut, wird sich der Bedarf an SiC-Leistungshalbleitern im mittleren und Hochvolt-Bereich (1,2 bis 1,7 kV) bis 2020 global sogar verdoppeln. „In diesem Marktsegment ist CREE besonders gut aufgestellt“, erläutert Liesabeths, „so haben wir im Oktober 2014 das weltweit erste 1,7-kV-Power-Modul in reiner Siliziumkarbid-Technik vorgestellt. Damit ist es möglich, Kosten und Größe in Hochleistungsantrieben und netzgekoppelten Wechselrichtern extrem zu reduzieren.“

Zu den Haupteinsatzgebieten von SiC-Power-Modulen zählen Photovoltaikanlagen. Obwohl dieser Bereich in Deutschland eine schwierige Phase durchlebt hat, sieht CREE die Marktentwicklung durchaus positiv. „Die Nachfrage nach SiC-Komponenten wird in diesem Bereich weiter steigen, denn die Branche installiert mehr Modulwechselrichter und größere Anlagen. Der Trend nimmt weiter an Fahrt auf, nicht zuletzt aufgrund der zunehmenden Bedeutung der erneuerbaren Energien in anderen Ländern“, so Dieter Liesabeths, „wir gehen zudem davon aus, dass 2015 die Nachfrage nach SiC-Power-Modulen und entsprechenden SiC-MOSFETs auch in anderen Sparten deutlich zunimmt.“

Für anspruchsvolle Anwendungsbereiche hat CREE seine Familie SiC-basierter 1,2-kV-Six-Pack-Power-Module erweitert. Seit Oktober 2014 gibt es ein neues 20-A-Modul auf Basis der C2M-SiC-MOSFET-Technologie und der Z-Rec-SiC-Schottky-Diodentechnik. Damit können Entwickler von Wechselrichtern die Nennleistung um etwa 40% erhöhen und die Verlustleistung um die Hälfte reduzieren. Diese Vorteile sprechen für sich, sodass man davon ausgehen kann, dass SiC-MOSFETs im kommenden Jahr ihren Silizium-basierten Konkurrenten weiter Marktanteile abnehmen werden. Eine ähnliche Entwicklung erwartet CREE auch bei Silizium-IGBTs: Halbbrückenmodule wie etwa das 1,7-kV-Power-Modul treten an die Stelle von Silizium-IGBT-Versionen mit Nennströmen von 400 A und mehr.

Silizium-MOSFETs bleiben der große Rivale

Zu vergleichbaren IGBT-Modulen in Silizium arbeitet das neue SiC-basierte Sixpack (1,2 kV/20 A) von Cree mit einer deutlich niedrigeren Sperrschichttemperatur und ist für Leistungen von 5 bis 15 kW geeignet.
Zu vergleichbaren IGBT-Modulen in Silizium arbeitet das neue SiC-basierte Sixpack (1,2 kV/20 A) von Cree mit einer deutlich niedrigeren Sperrschichttemperatur und ist für Leistungen von 5 bis 15 kW geeignet.
(Bild: Cree)
Eine Herausforderung, mit der sich Hersteller von SiC-Power-Komponenten bereits in den vergangenen Jahren konfrontiert sahen, bleibt auch 2015 bestehen: Die Systemkosten müssen weiter gesenkt und die System-Performance gleichzeitig erhöht werden. „Der größte Rivale für Power-Produkte aus Siliziumkarbid sind und bleiben IGBTs & MOSFETs auf Silizium-Basis“, resümiert Dieter Liesabeths, „da jedoch das Optimierungspotenzial bei Silizium ausgereift ist, gehen wir davon aus, dass Siliziumkarbid erheblich zulegen wird.“ (KU)

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