Siliziumcarbid

Siliziumcarbid (SiC) ist ein IV-IV-Verbindungshalbleiter, der in Leistungshalbleitern eingesetzt wird, besonders in der Leistungselektronik bei Hochspannung, hohen Strömen und Temperaturen. Siliziumcarbid hat zwischen Leitungsband und Valenzband eine große Bandlücke, Wide Bandgap (WBG), 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 Siliziumkarbid 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.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Siliziumcarbid
Englisch: silicon carbide - SiC
Veröffentlicht: 01.05.2017
Wörter: 225
Tags: #Elektronik-Materialien
Links: Bandlücke, Dotierung, Elektronenvolt, Feldstärke, FET (field effect transistor)