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© Infineon Design Analysen | 23 Juni 2014

Deutsche Forscher halbieren Energieverluste

Schaltnetzteile f├╝r PCs, Flachbildfernseher, Server und Telekommunikationsanlagen k├Ânnten zuk├╝nftig 50 Prozent weniger Energieverluste aufweisen und Solar-Wechselrichter k├Ânnten kompakter und kosteng├╝nstiger werden.
Dies erm├Âglichen neue Halbleitermaterialien, die Partner aus der Halbleiter- und Solarindustrie im Forschungsprojekt ÔÇ× NeuLandÔÇť untersucht haben. Die Unternehmen haben gemeinsam hochintegrierte Bauelemente und elektronische Schaltungen entwickelt, mit denen sich noch w├Ąhrend der laufenden Forschungsaktivit├Ąten die Energieverluste von Leistungselektroniksystemen in Versuchen bereits um 35 Prozent senken lie├čen. Das Verbundprojekt NeuLand wurde vom Bundesministerium f├╝r Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms ÔÇ×IKT 2020 ÔÇô Forschung f├╝r InnovationenÔÇť ├╝ber drei Jahre mit insgesamt etwa 4,7 Millionen Euro gef├Ârdert. Die Projektleitung lag bei Infineon Technologies. Schl├╝ssel zur Halbierung der Energieverluste Der Schl├╝ssel zur Halbierung der Energieverluste sind die Halbleitermaterialien Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid auf Silizium (GaN-on-Si), die auf Grund ihrer elektronischen Eigenschaften kompakte und effiziente Leistungselektronikschaltungen erm├Âglichen. Heute verwendet Infineon das Material SiC bereits in Schalterbauelementen (JFETs) und in Dioden f├╝r die Spannungsklassen von 600 V bis 1700 V.Diese Bauelemente werden vor allem in Netzteilen f├╝r PCs oder Fernseher und in Motorantrieben verwendet. Gro├če Bedeutung k├Ânnten sie zuk├╝nftig auch f├╝r Solar-Wechselrichter erlangen. Vor NeuLand war SiC ein sehr teures Wafermaterial. Dank der Projektergebnisse ist die Anzahl geeigneter Anbieter und m├Âglicher Anwendungen gewachsen. Die Partner konnten zeigen, dass sich die Effizienz von Leistungselektronik mit SiC- und GaN-basierten Bauelementen um mehr als ein Drittel steigern l├Ąsst. Solar-Wechselrichter beispielsweise k├Ânnen bei gleichem Wirkungsgrad von deutlichen Materialeinsparungen profitieren und somit kosteng├╝nstiger werden. Ergebnisse sind jedoch auch, dass die SiC-Bauelementekosten f├╝r einen gro├čfl├Ąchigen Einsatz in Solar-Wechselrichtern noch weiter sinken m├╝ssen und dass f├╝r GaN-basierte Bauelemente noch weitere intensive Forschung zu Zuverl├Ąssigkeit, Lebensdauer und Kosten notwendig ist. Als Anlagenhersteller f├╝r die Halbleiterfertigung war AIXTRON in NeuLand vertreten, Partner im Bereich SiC-Waferherstellung war das Unternehmen SiCrystal. Der Halbleiterhersteller Infineon forschte an den Bauelement-Konzepten sowie an den Verfahrensschritten zur Herstellung der SiC- und GaN-Bauelemente. Die Systemtechnikkompetenz im Solarbereich kam vom Unternehmen SMA Solar Technology. Die Projektpartner konnten mit NeuLand ihre Kompetenz zu den Zukunftstechnologien SiC und GaN ├╝ber einen sehr gro├čen Bereich der Wertsch├Âpfungskette weiter ausbauen. NeuLand steht f├╝r ÔÇ×Neuartige Leistungs-Bauelemente mit hoher Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit auf der Basis von Verbindungshalbleitern mit gro├čer Bandl├╝ckeÔÇť. Das Forschungsprojekt wurde vom BMBF im Rahmen der F├Ârderbekanntmachung ÔÇ×Leistungselektronik zur Energieeffizienz-SteigerungÔÇť (LES) im Programm ÔÇ×IKT 2020 ÔÇô Forschung f├╝r InnovationÔÇť gef├Ârdert. Ziel von IKT 2020 ist es, die technologische Spitzenstellung Deutschlands in der Elektronik zu st├Ąrken.
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