Power-Trends 2015

Wuchtiger Wachstumsschub in der SiC-Leistungselektronik

| Redakteur: Gerd Kucera

Bild 1: Erste kommerziell angebotene SiC-Gleichrichterfamilie für 50 A Nennstrom: Die hochleistungsfähigen SiC-Z-Rec-Schottky-Dioden der Reihe CPW5 von Cree machen Kostensenkungen, den hohen Wirkungsgrad, die geringe Systemkomplexität und die verbesserte Zuverlässigkeit der SiC-Technologie für Hochleistungssysteme von 50 kW bis 1 MW verfügbar.
Bild 1: Erste kommerziell angebotene SiC-Gleichrichterfamilie für 50 A Nennstrom: Die hochleistungsfähigen SiC-Z-Rec-Schottky-Dioden der Reihe CPW5 von Cree machen Kostensenkungen, den hohen Wirkungsgrad, die geringe Systemkomplexität und die verbesserte Zuverlässigkeit der SiC-Technologie für Hochleistungssysteme von 50 kW bis 1 MW verfügbar. (Bild: Cree)

Das Optimierungspotenzial bei Silizium ist ausgereift. Deshalb gehen die Experten bei Cree davon aus, dass Siliziumkarbid stark zulegen wird – vor allem in Anwendungen mit mittleren und hohen Volt-Zahlen.

Herkömmliche IGBTs verlieren seit einiger Zeit an Boden und werden zunehmend durch Komponenten auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) ersetzt. Der Bedarf steigt insbesondere bei der industriellen Stromversorgung und Ladegeräten, da das Material wesentliche Vorteile bietet: bessere System-Performance durch höhere Nennleistung bei geringerer Verlustleistung. 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 Basis von Siliziumkarbid. „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.

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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 steigt, etwa bei industriellen Stromversorgungen und Ladegeräten.“

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Für anspruchsvolle Anwendungsbereiche hat Cree seine Familie SiC-basierter 1,2-kV-Six-Pack-Power-Module erweitert. Seit Oktober 2014 steht beispielsweise ein neues 20-A-Modul auf Basis der C2M-SiC-MOSFET-Technologie und der Z-Rec-SiC-Schottky-Diodentechnik von Cree zur Verfügung. Damit können Entwickler von Wechselrichtern die Nennleistung um etwa 40% erhöhen und die Verlustleistung halbieren.

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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.

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