Infineon Effizienz und Zuverlässigkeit in Leistungsanwendungen

Die neuen 1200-V-SiC-Dioden bieten eine extrem geringe Vorwärtsspannung auch bei Betriebstemperaturen, eine um mehr als 100 Prozent verbesserte Stoßstrom-Robustheit und ein ausgezeichnetes thermisches Verhalten. Mit diesen Funktionsmerkmalen werden der Wirkungsgrad und die Robustheit in Anwendungen wie Solar-Umrichtern, USVs (Unterbrechungsfreien Stromversorgungen), 3-phasigen Schaltnetzteilen und Motor-Antrieben signifikant verbessert. Die „Generation 5“ der SiC-Dioden nutzt ein neues, sehr kompaktes Chip-Design, das durch die Implementierung von lokalen pn-Zellen im Schottky Bereich-Feld erreicht wurde. Damit konnte ein geringerer differenzieller Widerstand pro Chipfläche gegenüber Vorgängergenerationen und Wettbewerbsbauelementen realisiert werden. Als Folge davon konnten die Dioden-Verluste im Vergleich zur Vorgänger-Generation um bis zu 30 Prozent verringert werden, wie beispielsweise in einem Eingangswandler (Boost-Stufe) für einen 3-phasigen Solar-Umrichter, der mit 20 kHz bei Volllast arbeitet. Bei einer Sperrschicht-Temperatur von 150 °C beträgt die Vorwärts-Spannung nur noch 1,7 V. Das sind 30 Prozent weniger als bei der Vorgänger-Generation und gleichzeitig die geringste Vorwärtsspannung, die für 1200-V-SiC-Dioden bei Betriebstemperatur auf dem Markt verfügbar ist. Daher sind die neuen SiC-Dioden besonders geeignet für Anwendungen, die mit relativ hoher Last arbeiten, wie beispielsweise in USVs. Außerdem wird die System-Effizienz auch bei geringen Schaltfrequenzen verbessert. Abhängig vom Dioden-Strom, wird eine Stoßstrom-Festigkeit erreicht, die 14 Mal höher ist als die Nennstromstärke. Das gewährleistet den sicheren Betrieb beim Auftreten von Stromstößen. Außerdem kann auf eine Bypass-Diode verzichtet werden, was die Design-Komplexität vereinfacht und die Systemkosten senkt. „Die neue, fünfte Generation der SiC-Dioden unterstreicht die Zielsetzung von Infineon, Produkte zu liefern, mit denen Kunden die höchste Effizienz für ihre Designs erzielen können. Dank der geringeren Dioden-Verluste kann ein erweiterter Schaltfrequenz-Bereich adressiert werden, während andererseits die Zuverlässigkeit aufgrund des verbesserten Stoßstrom-Verhalten erhöht wird“, sagt Roland Stele, Marketing Director IGBT und SiC Power Discretes bei Infineon Technologies. „Die neueste Generation der SiC Schottky-Dioden von Infineon stellt einen wichtigen Schritt dar, um das Potenzial des viel versprechenden SiC-Materials voll auszuschöpfen.“ Die Implementierung der neuen 1200 V thinQ!SiC-Schottky-Dioden zusammen mit den 1200 V Highspeed3 IGBTs in Boost- und Leistungsfaktorkorrektur (PFC)-Anwendungen ergibt signifikante Vorteile auf Systemebene. Nicht nur das die Dioden-Verluste reduziert werden, sondern auch die Performance der Highspeed3 IGBTs wird erhöht. Das liegt an den geringeren Einschaltverlusten (was wiederum kleinere Kühlkörper oder eine Erhöhung des Wirkungsgrades ermöglicht) sowie der reduzierten Störabstrahlung (d.h. kleinere, kosteneffektive EMI-Filter) im Vergleich zu konventionellen Silizium-Dioden. Verfügbarkeit Das komplette Portfolio der neuen Generation der SiC-Dioden von Infineon umfasst Varianten in TO-247-, TO-220- und DPAK-Gehäusen. Außerdem werden auch eine leistungsfähige 40-A-Diode im TO-247 sowie Dual-Konfigurationen mit gemeinsamer Kathode für besonders Platz sparende Interleave-Topologien angeboten. Muster in TO247-Gehäusen sind verfügbar, während die Serienfertigung ab Juli 2014 beginnt. Varianten in den anderen Gehäuse-Formen werden ab 2015 eingeführt.