CoolSiC – szilícium-karbid alapú Schottky diódák
A CoolSiC az egyik legfejlettebb szilícium-karbid alapú új technológia. A szilícium-karbidot azon anyagok közé sorolják, amelyek a jövőben komoly esélyekkel forradalmasíthatják a teljesítményelektronikai piac szerkezetét. A sorozat termékeire jellemző, hogy esetükben kevésbé magas követelményszintű hűtőrendszerek (pl. kisebb méretű hűtőbordák) alkalmazása is elegendő, és ezzel együtt a berendezés mérete is jelentősen csökkenthető.
A szilícium-karbidot a szilíciumhoz képest nagyobb tiltott sáv (3 eV), magasabb átütési feszültség és jobb hővezető képesség jellemzi, azonban gyártástechnológiája jóval drágább és bonyolultabb. Csak a XX. század 90-es éveiben sikerült elsajátítani ezen félvezető anyag egykristály-előállításának technológiáját, ezért a szilícium-karbidon alapuló eszközök sorozatgyártása is csak később, a XXI. század elején kezdődhetett el. Ezen anyag tulajdonságainak köszönhető, hogy kiválóan megfelel teljesítményelektronikai áramkörökben működő félvezető eszközök előállítására.
Szilícium-karbid alkalmazása a CoolSiC sorozatban
Szilícium-karbidon alapuló elektronikai alkatrészgyártás és tervezés egyik vezető képviselője az Infineon Technologies cég, amely már 2001-től állít elő félvezetőket ebből az anyagból. Jelenleg az Infineon kínálatában találhatunk többek között szilícium-karbidon alapuló, CoolSiC technológia szerint készülő – MOSFET tranzisztorokat, valamint Schottky diódákat tartalmazó – teljesítménymodulokat.
A CoolSiC sorozat több családot is magában foglal, úgymint MOSFET tranzisztorokon és Schottky diódákon alapuló kapcsolókat, vagy saját struktúrájukban IGBT szilícium tranzisztort tartalmazó hibrid IC-ket, valamint szilícium-karbidból készülő diódákat. A CoolSiC sorozat tagjai különböző tokozásban készülnek, és termékválasztékuk folyamatosan bővül.
CoolSiC sorozatú Schottky diódák
A Transfer Multisort Elektronik katalógusában jelenleg több tucat CoolSiC Schottky dióda található furatgalvanizált és felületszerelésre alkalmas tokozásokban egyaránt. Az eszközök megengedett átütési feszültsége 600 V-tól 1200 V-ig terjed, átvezetési áramerősségük eléri a 40 A-t, megengedhető teljesítményük pedig maximálisan 402 W lehet (IDW40G120C5BFKSA1 modell). A családba tartozó összes alkatrész kiterjesztett környezeti hőmérséklet-tartományban képes működni, -55 °C-tól 75 °C-ig.
Hasonló szilícium elemekkel összehasonlítva a CoolSiC sorozat diódái az alábbiakkal különböztethetők meg:
- üzemképesség magasabb környezeti hőmérsékleten és nagyobb feszültségszinteken;
- többszörösen magasabb a maximálisan megengedhető zárófeszültség értéke;
- rövidebb kapcsolási idő;
- alacsonyabb ellenállás vezetési állapotban.
Hasonló előnyökkel rendelkeznek a CoolSiC sorozat további olyan tagjai is, mint pl. a MOSFET tranzisztorokkal kivitelezett kapcsoló áramkörök.
Szilícium-karbidból készült félvezetők előnyei
Szilícium-karbidból készült áramkörök alkalmazása esetén – köszönhetően azok magasabb üzemi hőmérséklettűrő képességeinek – nincs szükség nagy hőmennyiség elvezetésére, mint a szilícium alkatrészek esetében. Ebből következően kisebb teljesítményű hűtési rendszerek alkalmazhatók, pl. sokkal kisebb méretű hűtőbordák is elegendők. Köztudott, hogy a hűtési rendszer egyszerűsítése jelentős költségcsökkenést jelent, ami egyben kompenzálja a SiC technológia szerint előállított elemek magasabb gyártási költségeit is.
A hőelvezető alkatrészek méretcsökkentésével jelentősen csökkenthető egy egész berendezés befoglaló mérete, aminek döntő jelentősége van számos alkalmazásban.
Alkalmazási területek
Előnyös tulajdonságaiknak köszönhetően a szilícium-karbid technológiával gyártott félvezetőket és modulokat egyre elterjedtebben alkalmazzák a teljesítményelektronikában, különösen a korszerű, igényes alkalmazásokban. Ma már általánosan megtalálhatók felsőbb kategóriás kapcsolóüzemű tápegységekben, fotovoltaikus panelekben és világítási rendszerekben is. Mindenhol alkalmazhatók, ahol fontos a megbízhatóság, a jó ellenálló képesség magas zárófeszültségekkel szemben, a gyors működés és a lehetőleg alacsony teljesítményveszteség. Gyakorlatilag mással nem helyettesíthetők, ha követelmény a magas környezeti hőmérsékleten történő működés. Figyelembe véve, hogy népszerűségük évről-évre jelentősen növekszik, prognosztizálható, hogy a közeljövőben széleskörűen elterjednek további iparágazatokban is, többek között pl. a gépjárműiparban.
Összegzés
Jelenleg a CoolSiC sorozat a szilícium-karbid technológiával készült félvezető alkatrészcsaládok egyik legnagyobb és legkorszerűbb képviselője. Nagy teljesítményű áramkörök tervezésekor feltétlenül érdemes figyelmet fordítani erre a termékcsoportra. Gyártójuk – az Infineon Technologies cég – a technológia egyik úttörőjének számít, és már több mint 10 éve sikeresen fejleszti a terméket tovább. További információk találhatók a Transfer Multisort Elektronik internetes honlapján (www.tme.eu).
TME Hungary Kft.
1146 Budapest, Hermina út 17.
Tel.: +36 1 220 67 56
E-mail:
web: www.tme.hu
