SiC vs GaN, d.h. Vor- und Nachteile von Siliziumkarbid gegenüber Galliumnitrid
SiC- und GaN-FETs (Feld-Effekt Transistoren) ermöglichen im Vergleich zu herkömmlichen Silizium (Si)-MOSFETs (Metal-Oxid-Halbleitern) eine höhere Leistungsdichte und Effizienz. Obwohl beide Technologien als Wide Band-Gap (WBG, d.h. weite Bandlücke) bezeichnet werden, gibt es doch einige grundlegende Unterschiede zwischen ihnen:
- SiC-Geräte bieten Spannungspegel von bis zu 1200 V bei hoher Stromtragfähigkeit. GaN-FETs hingegen sind typischerweise 600 V Bauteile und können Wandler mit hoher Dichte im Bereich von 10 kW und höher ermöglichen.
- Zero Reverse Recovery – im Gegensatz zu anderen MOSFET-Technologien hat GaN den Vorteil, daß diese keine Body-Diode benötigt wird, die auch keine zusätzlichen Verluste erzeugt.
- Niedrigere Schaltenergie – bei GaN ist diese etwa 1/2 so groß wie mit SiC, daher ist es möglich, mit GaN eine um 1 MHz höhere Schaltfrequenz zu erreichen.
- Schnellere Schaltgeschwindigkeit – neue Generationen von GaN-FETs können bis zu 150 V/ns schalten.
- Geringere Totzeitverluste – Die Verfügbarkeit eines idealen Diodenmodus ermöglicht es, die Totzeitverluste um bis zu 2/3 zu senken.
- Kostenvergleich – GaN kostet aufgrund des günstigeren Rohmaterials und der geringeren Herstellungskosten etwas weniger als SiC.