Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid für Hochspannungs-Leistungselektronik

In vielen modernen Anwendungen haben gewöhnliche Siliziumbauelemente Schwierigkeiten mit Hitze, Leistungsverlust und großer Systemgröße, insbesondere wenn der Schaltkreis hohe Spannungen oder große Ströme bewältigen muss. SiC-Elemente helfen, diese Probleme zu lösen, da Siliziumkarbid starke elektrische Felder standhalten, bei höheren Temperaturen arbeiten und die Schaltverluste in vielen Leistungswandler-Systemen reduzieren kann. Dieser Artikel erklärt, was SiC-Halbleiterbauelemente sind, warum sie für Ultra-Hochspannungsanwendungen geeignet sind, die Haupttypen von SiC-Leistungsbauelementen und vieles mehr.

Katalog

Was sind Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid?

Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid sind Leistungselektronikkomponenten, die aus Siliziumkarbid oder SiC bestehen. Siliziumkarbid ist ein Verbundmaterial, das aus Silizium und Kohlenstoff besteht. In der Leistungselektronik wird es verwendet, um Geräte zu herstellen, die den Fluss elektrischer Energie in Schaltkreisen steuern.

Häufige SiC-Leistungsbauelemente sind SiC MOSFETs, SiC Schottky-Dioden, SiC PiN-Dioden, SiC JFETs und SiC thyristorbasierten Geräten. SiC IGBTs gibt es auch, aber sie sind im Vergleich zu SiC MOSFETs und SiC Dioden in kommerziellen Produkten weniger verbreitet.

Der Hauptvorteil von SiC liegt in seiner Materialstärke. Es hat eine breite Bandlücke, starke thermische Eigenschaften und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen elektrische Feldbelastungen. Diese Eigenschaften machen SiC in anspruchsvollen Leistungssystemen nützlich, in denen standardmäßige Siliziumbauelemente möglicherweise Grenzen hinsichtlich Spannungsbewältigung, Hitzetoleranz oder Schaltleistung haben.

Warum wird SiC für Ultra-Hochspannung verwendet?

SiC ist für Ultra-Hochspannungsanwendungen geeignet, da es starke elektrische Felder ohne eine sehr große Geräteausführung standhalten kann. In einem Hochspannungs-Schaltkreis muss das Gerät die Spannung sicher blockieren, wenn es ausgeschaltet ist, und den Strom zuverlässig leiten, wenn es eingeschaltet ist.

Das hohe kritische elektrische Feld von SiC ermöglicht es dem Gerät, hohe Blockspannungen mit einem dünneren oder besser optimierten Driftbereich zu unterstützen. Dies ist wichtig, da der Driftbereich den Widerstand, die Wärme und die Leistungs verluste in Hochspannungsgeräten stark beeinflusst. SiC zeigt auch bei heißen Betriebsbedingungen gute Leistung. Sein niedriger Leckstrom bei hoher Temperatur hilft, verschwendete Energie zu reduzieren und die langfristige Stabilität zu verbessern.

Haupttypen von SiC-Leistungsbauelementen

Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid gibt es in verschiedenen Formen, je nachdem, wie der Schaltkreis den Strom steuern, die Spannung blockieren und die Schaltverluste managen muss. Einige SiC-Bauelemente sind bereits in der kommerziellen Leistungselektronik verbreitet, während andere hauptsächlich in der Forschung oder in speziellen Hochspannungs-Systemen verwendet werden.

SiC MOSFET

Ein SiC MOSFET ist ein Halbleiterbauelement aus Siliziumkarbid, das für schnelles und effizientes Schalten verwendet wird. Es wird durch Steuerung der Gate-Spannung betrieben, sodass es in Leistungswandlern, Wechselrichtern, EV-Ladegeräten, Solarsystemen und Motorantrieben leicht Ein- und Ausschalten kann.

Das Bild zeigt eine SiC-Trench-MOSFET-Struktur. Die Source-Elektrode befindet sich oben und die Drain-Elektrode unten. Die SiC-Drift-Schicht, der P-Typ-Gutz, die JFET-Dotierungsschicht und die Schutzbereiche helfen, den Stromfluss zu steuern und die Hochspannung zu blockieren, wenn das Gerät ausgeschaltet ist.

SiC-MOSFETs sind nützlich, weil sie schnell schalten, die Verluste verringern und unter Hochtemperatur- und Hochspannungsbedingungen gut funktionieren. Sie benötigen jedoch immer noch eine ordnungsgemäße Gate-Ansteuerung, PCB-Layout und Schutzschaltungen, um Spannungsspitzen und Rauschen zu verhindern.

SiC IGBT

Ein SiC-IGBT kombiniert eine MOS-Gate-Struktur mit bipolarer Stromleitung. Dies ermöglicht es ihm, höhere Spannungs- und Stromniveaus als viele MOSFET-Designs zu verarbeiten. Es ist geeignet für Anwendungen, bei denen die Blockierungsspannung wichtiger ist als eine sehr schnelle Schaltgeschwindigkeit.

SiC-IGBTs werden hauptsächlich für Mittel- bis Ultrahochspannungssysteme diskutiert, wie große Leistungskonverter, Netzgeräte und Hochleistungsindustriedrives. SiC-IGBTs werden jedoch kommerziell nicht so weit verbreitet wie SiC-MOSFETs verwendet, da ihr Design und die Herstellung komplexer sind.

SiC GTO Thyristor

Ein SiC-GTO-Thyristor, oder Siliziumkarbid-Gate-Ausschalt-Thyristor, ist ein Hochleistungs-Schaltgerät, das für sehr hochspannungs Systeme entwickelt wurde. Wie im Bild gezeigt, besteht seine Struktur aus mehreren Halbleberschichten zwischen Anode und Kathode. Diese Schichten umfassen eine obere P+-Region, eine N-Typ-obere Basisschicht, eine dicke P-Drift-Schicht, eine P-Typ-Feldstopp-Schicht und ein N+-Injektor-Substrat an der Unterseite.

Die dicke P-Drift-Schicht ist eines der wichtigsten Teile des Geräts. Sie hilft, die SiC-GTO bei ausgeschaltetem Gerät bei sehr hohen Spannungen zu blockieren. Die Feldstopp-Schicht hilft, das elektrische Feld im Inneren des Geräts zu steuern, verbessert die Spannungsblockierung und verringert die Belastung der Struktur. Das N+-Injektor-Substrat unterstützt die starke Stromleitung, wenn das Gerät eingeschaltet ist.

Die Gate-Bereiche befinden sich in der Nähe der oberen Basisschicht. Im Gegensatz zu einem Standard-Thyristor kann ein GTO über das Gate ausgeschaltet werden, indem ein starker negativer Gate-Strom angelegt wird. Dies gibt dem Gerät eine bessere Steuerung in Hochleistungsumwandlungsschaltungen, obwohl dies auch bedeutet, dass die Gate-Ansteuerschaltung stärker und komplizierter sein muss als die für einen MOSFET oder IGBT verwendete.

SiC Schottky-Diode

Eine SiC-Schottky-Diode ist eine Hochgeschwindigkeits-Gleichrichterdiode, die für die Gleichrichtung und das Freilaufen in Schaltkreisen verwendet wird. Wie im Bild gezeigt, hat sie einen Schottky-Kontakt oben, eine Drift-Schicht, ein SiC-Substrat und eine Rückseitenmetallisierung unten. Der Schottky-Kontakt bildet die Hauptverbindung, wo der Strom fließt, wenn die Diode vorwärts polarisiert ist.

Die Drift-Schicht ist wichtig, da sie die Spannungsblockierungsfähigkeit der Diode bei rückwärtiger Polarisierung unterstützt. Ihr Widerstand, der im Bild als R bulk angezeigt wird, beeinflusst die Verlustleistung. Ein niedrigerer Widerstand hilft, den Spannungsabfall und die Wärme zu reduzieren, während eine richtig gestaltete Drift-Schicht es der Diode ermöglicht, hohe Spannungen sicher zu blockieren.

Im Gegensatz zu einer Standard-Silizium-PN-Diode verwendet eine SiC-Schottky-Diode hauptsächlich die Mehrheitsladungsträger-Leitung. Aufgrund dessen hat sie nahezu keine Rückgewinnungsladung. Das bedeutet, dass sie sehr schnell bei deutlich niedrigeren Rückgewinnungsverlusten schalten kann, was hilft, die Effizienz zu verbessern und die Wärme in Hochfrequenz-Leistungs-Schaltkreisen zu reduzieren.

SiC PiN-Diode

Eine SiC-PiN-Diode ist eine Hochspannungsdiode, die für starke Spannungsblockierung und hohe Stromleitung entwickelt wurde. Wie im Bild gezeigt, hat das Gerät eine p+-Schicht in der Nähe der Anode, eine dicke n− epitaxiale Schicht und ein n+-Typ 4H-SiC-Substrat, das mit der Kathode verbunden ist. Diese geschichtete Struktur ermöglicht es der Diode, hohe Rückwärtsspannungen standzuhalten, während sie großen Strom führt, wenn sie vorwärts polarisiert ist.

Die n− epitaxiale Schicht ist der Hauptbereich der Spannungsblockierung. Eine dickere und geringer dotierte epitaxiale Schicht kann höhere Spannungen unterstützen, kann jedoch auch die Verlustleistung erhöhen. Das Bild zeigt auch JTE-Regionen oder Verzweigungsterminierungsverlängerungsregionen in der Nähe der Ränder des Geräts. Diese Regionen helfen, das elektrische Feld zu verteilen und Randbruch zu reduzieren, was die Hochspannungszuverlässigkeit der Diode verbessert.

Im Vergleich zu einer SiC-Schottky-Diode kann eine SiC-PiN-Diode normalerweise höhere Spannungen und stärkere Überschlagsströme verarbeiten. Sie verwendet jedoch die bipolare Leitung, sodass während des Betriebs gespeicherte Ladungen entstehen. Dies führt zu höheren Schaltverlusten als bei einer Schottky-Diode, insbesondere in schnellschaltenden Schaltungen.

SiC JFET

Ein SiC-JFET, oder Siliziumkarbid-Junction-Feldeffekttransistor, ist ein Leistungstransistor, der den Strom durch einen Junction-Gate anstelle eines isolierten MOS-Gate-Oxids steuert. Wie im Bild gezeigt, hat das Gerät eine Quelle oben, einen Drain unten und p+-Gate-Regionen neben dem n-Typ-Kanal. Der Strom fließt vertikal durch den Kanal und die Drift-Region zwischen Drain und Quelle.

Der Gate steuert das Gerät, indem er die Größe der Verarmungszone um den Kanal ändert. Wenn die Gate-zu-Source-Spannung negativer wird, dehnt sich die Verarmungszone aus und verengt den Strompfad. Wenn die Verarmungszone den Kanal ausreichend schließt, schaltet sich das Gerät aus. Diese Steuerungsmethode wird als Junction-Feldeffektsteuerung bezeichnet.

Das Bild zeigt VGS = 0, was bedeutet, dass die Gate-zu-Source-Spannung null ist. Viele SiC JFETs sind normalerweise eingeschaltet, sodass sie bei diesem Zustand Strom leiten können. Um das Gerät auszuschalten, benötigt das Gate normalerweise eine negative Spannung. Dies ist ein Grund, warum SiC JFETs einen sorgfältigeren Gate-Ansteuerschaltkreis benötigen als SiC MOSFETs.

Da ein SiC JFET nicht auf ein Gate-Oxid angewiesen ist, vermeidet er einige Zuverlässigkeitsprobleme mit dem Gate-Oxid, die in MOSFETs auftreten. Er kann auch schnelles Schalten, hohe Spannung und Hochtemperaturbetrieb unterstützen. Allerdings sind SiC JFETs weniger verbreitet als SiC MOSFETs in vielen kommerziellen Leistungsumrichtern, da ihr normalerweise eingeschaltetes Verhalten und die Anforderungen an die Gate-Ansteuerung das Systemdesign komplexer machen.

Wie sich die Auswahl von SiC-Geräten bei höheren Spannungen ändert

Die Auswahl eines SiC-Leistungsgeräts wird komplexer, je höher die Spannungsbewertung ist. Auf niedrigeren Hochspannungsniveaus sind schnelles Schalten und niedrige Schaltverluste oft die Hauptprioritäten. Auf viel höheren Spannungsniveaus werden Leitungsverluste, Strombelastbarkeit, thermischer Stress und Anforderungen an die Gate-Steuerung wichtiger. Deshalb kann die beste Gerätewahl in sehr leistungsstarken Systemen von SiC MOSFETs zu bipolaren SiC-Geräten wechseln.

Driftbereichsdesign und Spannungsblockierung

Der Driftbereich ist der Hauptteil eines Leistungsgeräts, das Spannung unterstützt, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Wenn die erforderliche Blockspannungs höher wird, muss der Driftbereich normalerweise dicker und geringer dotiert werden. Dies hilft dem Gerät, höhere Spannungen zu überstehen, kann jedoch auch den Widerstand während der Leitung erhöhen.

Dieser Kompromiss beeinflusst die Geräteauswahl. SiC MOSFETs sind effizient, wenn ihr Einschaltwiderstand niedrig genug für die Zielspannung und den Strom bleibt. Wenn jedoch die Spannungsbewertung sehr hoch wird, kann der Widerstand des Driftbereichs einen größeren Teil des gesamten Leistungsverlusts ausmachen. In diesen Fällen können bipolare SiC-Geräte attraktiver werden, da ihr Leitungsverhalten Verluste unter Hochspannungs- und Hochstrombedingungen reduzieren kann.

Ausgleich von Leitungsverlust und Schaltverlust

Bei höheren Spannungen muss der Designer zwei Hauptverluste ausgleichen: Leitungsverlust und Schaltverlust. Der Leitungsverlust tritt auf, während das Gerät Strom trägt. Der Schaltverlust tritt während des Ein- und Ausschaltens auf.

SiC MOSFETs werden normalerweise bevorzugt, wenn hohe Schaltgeschwindigkeit wichtig ist. Sie haben niedrige Schaltverluste, da sie nicht von gespeicherten Minoritätsträgern abhängen. Dies macht sie geeignet, wenn der Schaltkreis eine schnelle Betriebsweise und kompakte passive Komponenten benötigt.

Für sehr Hochspannungs-Systeme kann der Leitungsverlust zur stärkeren Entwurfsüberlegung werden. SiC IGBTs und SiC GTO-Thyristoren können bei hohen Spannungs- und Stromniveaus eine bessere Leitungsleistung bieten, schalten jedoch normalerweise langsamer. Das bedeutet, dass sie besser für Systeme geeignet sind, bei denen effiziente Hochleistungsleitfähigkeit wichtiger ist als eine sehr hohe Schaltfrequenz.

Gate-Steuerung und Systemkomplexität

Die Steuerung des Geräts ändert sich ebenfalls mit zunehmender Spannung und Leistung. SiC MOSFETs sind spannungsgesteuerte Geräte, sodass ihre Gate-Ansteuerschaltkreise im Allgemeinen einfacher sind als die für thyristorbetriebene Geräte. Sie benötigen dennoch sorgfältigen Schutz gegen Gate-Überspannung, Störungen und schnelle Spannungsübergänge.

SiC IGBTs nutzen ebenfalls eine gate-gesteuerte Struktur, aber ihr Schaltverhalten wird durch bipolare Leitung beeinflusst. Dies kann das Abschaltverhalten langsamer machen und das thermische Design wichtiger machen. SiC GTO-Thyristoren benötigen eine noch stärkere Gate-Steuerung, da das Gate helfen muss, das Gerät auszuschalten. Dies erhöht die Komplexität des Treibers, die Schutzanforderungen und den gesamten Planungsaufwand des Systems.

Allgemeine Auswahlrichtung bei höheren Spannungen

Mit steigender Spannung ändert sich oft das bevorzugte SiC-Gerät entsprechend der Hauptentwurfspriorität. SiC MOSFETs werden normalerweise bevorzugt, wenn Schaltgeschwindigkeit, Effizienz und einfachere Steuerung wichtig sind. SiC IGBTs können in Betracht gezogen werden, wenn Spannungs- und Stromniveaus höher sind und der Leitungsverlust ein großes Anliegen darstellt. SiC GTO-Thyristoren sind besser geeignet für extrem leistungsstarke Bedingungen, bei denen starke Blockspannungen und große Stromfähigkeiten wichtiger sind als die Schaltgeschwindigkeit.

Die endgültige Wahl sollte auf der Spannungsbewertung, dem Stromniveau, der Schaltfrequenz, dem Leitungsverlust, dem thermischen Design, der Komplexität der Gate-Ansteuerschaltung, der Verfügbarkeit und den Kosten basieren. Eine höhere Spannungsbewertung allein macht ein Gerät nicht automatisch besser. Das beste SiC-Gerät ist dasjenige, das den elektrischen Stress, die Steuerungsmethode und die Effizienzziele des gesamten Energiesystems erfüllt.

Anwendungen von Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräten

Stromnetz und HVDC-Systeme

Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte sind in modernen Stromnetzsystemen nützlich, in denen große Mengen an Elektrizität über lange Strecken umgewandelt, gesteuert und übertragen werden müssen. Sie können in Hochspannungs-Gleichstromsystemen, Halbleiter-Leistungsschaltern und fortschrittlichen Netzumrichtern eingesetzt werden. In diesen Anwendungen tragen SiC-Geräte zur Verbesserung der Leistungsregelung bei und machen das System im Vergleich zu älteren Hochspannungs-Schaltlösungen kompakter.

Umwandlung erneuerbarer Energien

Solarparks und Windkraftsysteme benötigen häufig Hochspannungsumrichter, um die erzeugte Elektrizität an das Netz anzuschließen. Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte können in zentralen Wechselrichtern, Mittelspannungsumrichtern und Energieaufbereitungsausrüstungen eingesetzt werden. Sie sind hilfreich, wenn erneuerbare Energiesysteme eine stabile Spannungsumwandlung, geringere Schaltverluste und bessere Leistung unter Außen- oder Hochlastbetriebsbedingungen benötigen.

Elektrofahrzeuge und Schnellladesysteme

Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte werden auch in der Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen eingesetzt, insbesondere in Hochleistungs-Gleichstrom-Schnellladegeräten. Diese Ladegeräte müssen Netzstrom in kontrollierten Gleichstromausgang für Fahrzeugbatterien umwandeln. SiC-Geräte können eine schnellere Leistungsumwandlung unterstützen und die Größe der magnetischen Komponenten reduzieren, wodurch Ladesysteme effizienter und einfacher in kommerziellen Ladestationen zu installieren sind.

Bahnantrieb und Transport

Bahnantriebssysteme erfordern starke Leistungsgeräte für Motorantriebe, Bordumrichter und Energieverteilungsausrüstungen. Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte können hochohmige Schaltungen in Elektrozügen, U-Bahn-Systemen und Schwertransportplattformen unterstützen. Ihr Einsatz kann helfen, die Größe und das Gewicht von Antriebseinheiten zu reduzieren und gleichzeitig den Energieverbrauch während der Beschleunigung, des Bremsens und des kontinuierlichen Betriebs zu verbessern.

Industrielle Motorantriebe

Große Industrielektromotoren werden in Fabriken, Pumpen, Kompressoren, Bergbauausrüstungen und schweren Maschinen eingesetzt. Diese Systeme arbeiten häufig bei Mittel- oder Hochspannung und erfordern eine zuverlässige Leistungsregelung. Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte können in Motorantrieben eingesetzt werden, um die Schaltleistung zu verbessern, den Energieverlust zu reduzieren und kompaktere Antriebssysteme für anspruchsvolle industrielle Umgebungen zu unterstützen.

Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsstromsysteme

Luft- und Raumfahrtsysteme sowie Verteidigungssysteme benötigen häufig elektrische Bauelemente, die in hochtemperatur-, hochleistungs- oder raumkritischen Umgebungen arbeiten können. Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte sind geeignet für Stromumrichter von Flugzeugen, Radar-Stromversorgungen, gepulste Stromsysteme und fortschrittliche Verteidigungselektronik. In diesen Anwendungen ist der Hauptvorteil von SiC seine Fähigkeit, eine starke Leistungsregelung zu unterstützen und gleichzeitig die Systemgröße und die Kühlanforderungen zu reduzieren.

Medizinische und wissenschaftliche Geräte

Einige medizinische und Forschungssysteme benötigen Hochspannungsstromversorgungen mit genauer Regelung. Beispiele sind Röntgengeräte, Teilchenbeschleuniger, Plasmasysteme und Hochspannungsprüfgeräte. Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräte können in diesen Systemen eingesetzt werden, um kompakte und stabile Stromumrichter zu bauen, die hohe Spannungen ohne sperrige Schaltgeräte verarbeiten.

Zukunft von SiC in der Hochspannungs-Leistungs-Elektronik

Die Zukunft von SiC in der Hochspannungs-Leistungs-Elektronik wird voraussichtlich wachsen, da die Industrie kleinere, schnellere und effizientere Stromsysteme verlangt. SiC-MOSFETs und SiC-Dioden werden bereits in Elektrofahrzeugen, Schnellladegeräten, Wechselrichtern für erneuerbare Energien, industriellen Antrieben und Stromversorgungen wichtig, da sie helfen, Schaltverluste zu reduzieren, die thermische Leistung zu verbessern und eine höhere Leistungsdichte zu unterstützen.

Für Mittel- und Ultra-Hochspannungssysteme geht die Forschung auch in Richtung fortschrittlicher SiC-IGBTs, SiC-GTO-Thyristoren und verbesserter Baustrukturen, die höhere Sperrspannungen und größere Ströme verarbeiten können. Gleichzeitig helfen bessere Verpackungen, Gate-Treiber, Kühlmethoden und Waferherstellung, die Zuverlässigkeit zu verbessern und die Kosten zu senken.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Warum sind Siliziumkarbidgeräte besser als Siliziumgeräte für Hochspannungs-Leistungs-Elektronik?

SiC-Geräte können stärkere elektrische Felder, höhere Temperaturen und schnellere Schaltungen als viele Siliziumgeräte bewältigen. Dies ermöglicht es ihnen, hohe Spannungen mit einer kleineren Struktur zu sperren, den Energieverlust zu reduzieren und die Effizienz in kompakten Stromumrichtern zu steigern.

2. Warum ist der Driftbereich bei Ultra-Hochspannungs-SiC-Geräten so wichtig?

Die Driftzone unterstützt die Sperrspannung, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Da die Spannung steigt, muss diese Zone sorgfältig entworfen werden, da sie den Durchlasswiderstand, die Wärmeentwicklung und die Gesamteffizienz beeinflusst. SiC hilft, weil es höhere Spannungen mit einer dünneren Driftzone als Silizium unterstützen kann.

3. Warum werden SiC MOSFETs weit verbreitet eingesetzt, während SiC IGBTs weniger üblich sind?

SiC MOSFETs sind kommerziell verfügbar, schalten schnell und eignen sich für viele reale Leistungssysteme wie EV-Ladegeräte, Solarwechselrichter und Motorantriebe. SiC IGBTs sind reale Gerätetypen, aber sie sind komplexer und werden hauptsächlich für sehr hochspannungs- oder spezialisierte Leistungssysteme untersucht.

4. Wann ist ein SiC GTO-Thyristor geeigneter als ein SiC MOSFET?

Ein SiC GTO-Thyristor ist geeigneter, wenn das System extrem hohe Spannungen und sehr hohe Strombelastungen benötigt. Er wird in der Regel nicht für schnellschaltende Wandler gewählt, da er einen stärkeren Gate-Steuerkreis benötigt und langsamer schaltet als ein MOSFET.

5. Warum verbessern SiC Schottky-Dioden die Effizienz von Wandlern?

SiC Schottky-Dioden haben sehr geringe Rückwärtsverlusste. Das bedeutet, dass sie weniger Energie verschwenden, wenn sie von der leitenden in die sperrende Betriebsart wechseln. Sie sind nützlich in Hochfrequenz-Wandlern, Boost-Schaltungen, Netzteilen und Wechselrichtern.

6. Wann sollte eine SiC PiN-Diode anstelle einer SiC Schottky-Diode verwendet werden?

Eine SiC PiN-Diode ist besser für sehr hohe Spannungs- und Hochstoßstromanwendungen geeignet. Eine Schottky-Diode ist in der Regel besser für schnelles Schalten, aber eine PiN-Diode kann geeigneter sein, wenn starke Spannungsblockierung und Stromfähigkeit wichtiger sind als die Schaltgeschwindigkeit.

7. Warum ändert sich die Gerätewahl mit steigender Spannung?

In niedrigeren Hochspannungsbereichen werden SiC MOSFETs oft bevorzugt, da sie schnell schalten und effizient sind. Bei viel höheren Spannungslevels wird der Durchlassverlust wichtiger, sodass bipolare Geräte wie SiC IGBTs oder SiC GTO-Thyristoren geeigneter werden können.