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Leistungselektronik
Liegt zwischen dem Kathoden-Gate und der Kathode eine positive Spannung, schaltet sich der
SCS-Thyristor ein, ausgeschaltet wird er wenn die Anode und Kathode auf gleiches Potential
gelegt werden.
Siliziumcarbid
SiC, silicon carbide
Siliziumcarbid (SiC) ist ein Halbleitermaterial, das in Leistungshalbleitern eingesetzt wird,
besonders in der Leistungselektronik bei hohen Spannungen, Strömen und Temperaturen.
Siliziumcarbid hat zwischen Leitungsband und Valenzband eine hohe Bandlücke von 3,1
Elektronenvolt (eV) und erlaubt dadurch hohe Sperrschichttemperaturen und -spannungen.
Darüber hinaus ist die Wärmeleitfähigkeit besser als die von Silizium. Siliziumcarbid kann bei
Temperaturen bis 300 °C eingesetzt werden. Der optimale Spannungsbereich liegt zwischen
600 V und 2 kV.
Darüber hinaus zeichnet sich Siliziumcarbid durch eine hohe kritische Feldstärke aus, die
entscheidend ist für die Dicke der Halbleiterschicht und deren Dotierung, damit eine
bestimmte Sperrspannung erreicht wird. Im Unterschied zu Silizium kann die Siliziumcarbid-
Schicht dünner sein, was zu einer wesentlichen Reduzierung des Durchgangswiderstandes im
Schaltzustand und damit zur Verringerung der Verlustleistung beiträgt.
Eingesetzt wird Siliziumcarbid in Leistungshalbleitern in Feldeffekttransistoren (FET), Junction
Field-Effect Transistoren (JFET), Super Junction Transistors (SJT), Schottky-Dioden und IGBTs.
Aus Siliziumcarbid können u.a. SJT-Transistoren für Spannungen von über 10 kV, bei Strömen
von 10 A und Betriebstemperaturen von bis zu 300 °C hergestellt werden. Durch Siliziumcarbid
kann beispielsweise der Wirkungsgrad von Wechselrichtern in Photovoltaikanlagen um über 50
% gesteigert werden. Außerdem kann die Frequenz um den Faktor 4 und höher erhöht und
damit die Größe wesentlich verringert werden, zumal die Baugruppe bei wesentlich höheren
Temperaturen betrieben werden kann.
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