CoolSiC MOSFET 2000V von Infineon Technologies AG - Leistungsstarker Halbleiter für Hochvolt Systeme

CoolSiC MOSFET 2000V von Infineon Technologies AG adressiert Entwickler, die in Hochvolt-Leistungselektronik kompakte und robuste Halbleiter für Gleichspannungen bis 1500VDC einsetzen wollen. Der diskrete Siliziumkarbid-MOSFET mit einer Sperrspannung von 2000V in einem TO-247PLUS-4-HCC Gehäuse ist für anspruchsvolle Umrichter-Topologien und Hochvolt-Gleichstromsysteme ausgelegt und setzt auf die CoolSiC Technologie des Herstellers.

Technische Eckdaten des CoolSiC MOSFET 2000V

Infineon positioniert den CoolSiC MOSFET 2000V als erstes diskretes Siliziumkarbid-Bauelement mit einer Durchbruchspannung von 2000V in dieser Klasse und Gehäuseform, ausgelegt für DC-Link Spannungen bis zu 1500VDC in leistungselektronischen Systemen. Die Sperrspannung von 2000V und die Eignung für bis zu 1500VDC DC-Link Systeme ermöglichen den Einsatz in Hochvolt-Umrichtern mit erhöhtem Isolationsbedarf. Das TO-247PLUS-4-HCC Gehäuse bietet eine Kriechstrecke von 14mm und eine Luftstrecke von 5,4mm zwischen den relevanten Anschlüssen, was für hohe Betriebsspannungen und gesteigerte Sicherheitsreserven in kompakten Designs ausgelegt ist. Die genannten 14mm Kriechstrecke und 5,4mm Clearance im TO-247PLUS-4-HCC sind für Hochvolt-Applikationen ein zentraler mechanischer Kennwert.

Die CoolSiC MOSFET 2000V Produktfamilie ist auf hohe Schaltfrequenzen mit gleichzeitig hoher Spannungsfestigkeit ausgelegt, sodass Entwickler bei unveränderter oder steigender Leistung die Leistungsdichte ihrer Systeme erhöhen können. Die Kombination aus 2000V Durchbruchspannung und für hohe Schaltfrequenzen optimiertem Design adressiert Anwendungen mit hohen Wirkungsgrad-Anforderungen wie DC-DC-Wandler für Photovoltaik-Großanlagen oder industrielle Hochvolt-Konverter. Die Bauteile greifen auf einen Trench-MOSFET-Aufbau zurück, der geringe Schalt- und Leitverluste ermöglicht und zugleich eine hohe Gate-Oxid-Zuverlässigkeit sicherstellen soll. Angaben zu Trench-Design, Spannungsklassen und Effizienzvorteilen der CoolSiC MOSFET Reihe

Innerhalb des CoolSiC Portfolios deckt Infineon zahlreiche Spannungsbereiche ab: Die Siliziumkarbid-MOSFETs sind unter anderem in 400V/440V, 650V, 750V, 1200V, 1700V, 2000V, 2300V und 3300V Ausführungen verfügbar. Die genannten Spannungsbereiche bis hin zu 3300V erlauben eine Skalierung von Mittelspannungsanwendungen bis zu sehr hohen Systemspannungen. Der CoolSiC MOSFET 2000V reiht sich als diskrete Option in diese Spannungsleiter ein und ergänzt die bestehenden Module und niedrigeren Spannungsvarianten um eine hochspannungsfeste discrete Komponente.

Einsatzfelder in Hochvolt-Systemen und Vergleich zu Standard-MOSFETs

Zu den typischen Einsatzfeldern des CoolSiC MOSFET 2000V zählen Hochvolt-Gleichstromsysteme mit DC-Link Spannungen bis 1500VDC, etwa in großen Photovoltaik-Feldern, Industrieumrichtern oder spezialisierten Energieumwandlungsanlagen, in denen hohe Wirkungsgrade und kompakte Bauformen gefordert sind. Die Nennung von Hochvolt-DC-Link Systemen bis 1500VDC verdeutlicht den Fokus auf anspruchsvolle Energieübertragungspfade. Im Vergleich zu klassischen Silizium-MOSFETs in niedrigeren Spannungsbereichen eröffnet die Siliziumkarbid-Technologie die Möglichkeit, bei hohen Spannungen und Schaltfrequenzen die Schaltverluste deutlich zu reduzieren und die Effizienz zu steigern, was sich direkt in kleineren Kühllösungen und höherer Leistungsdichte niederschlagen kann. Die Beschreibung von Effizienz- und Leistungsdichtevorteilen der CoolSiC Module

Während konventionelle N-Kanal Leistungs-MOSFETs aus der OptiMOS oder StrongIRFET Familie typischerweise Spannungsbereiche von etwa 45V bis 80V abdecken und in Anwendungen wie DC-Motorsteuerungen, Netzteile oder Niederspannungs-Konverter eingesetzt werden, die Spannungsangabe 45V-80V und typische Einsatzgebiete der N-Kanal MOSFETs bewegt sich der CoolSiC MOSFET mit 2000V Durchbruchspannung in einer völlig anderen Klasse: Er adressiert Hochvolt-Systeme, bei denen Spannungsreserven und Isolationsabstände zentral sind. Der Unterschied im Spannungsniveau von 45V-80V zu 2000V ist ein quantifizierbarer Vergleich, der die Differenz der Einsatzgebiete deutlich macht.

In der Familie der Siliziumkarbid CoolSiC MOSFETs bietet Infineon neben diskreten Bauelementen wie dem 2000V Bauteil auch Leistungsmodule mit 1200V und 2000V Spannungsfestigkeit, etwa in Half-Bridge- oder Sixpack-Konfigurationen, die vor allem in Traktionsumrichtern, On-Board-Chargern und DC-DC-Konvertern für Hybrid- und Elektrofahrzeuge eingesetzt werden. Die Nennung von Traktionsumrichtern, On-Board-Chargern und DC-DC Konvertern Der diskrete CoolSiC MOSFET 2000V schließt eine Lücke, in der einzelne Bauelemente mit hoher Spannungsfestigkeit und gesteigerter Kriechstrecke für flexible Topologien etwa in Industrie- und Energie-Anwendungen benötigt werden, ohne direkt auf Leistungsmodule zurückzugreifen.

Preisrahmen und Marktumfeld für Hochvolt-MOSFETs

Leistungshalbleiter im Hochvolt-Bereich werden häufig über spezialisierte Distributoren und Online-Händler angeboten, bei denen der Stückpreis von Faktoren wie Gehäuseform, Spannungsfestigkeit, Stromtragfähigkeit und Abnahmemenge abhängt. Ein Beispiel aus dem Infineon-Portfolio sind MOSFET-basierte intelligente Leistungsmodule, bei denen ein Modell mit der Bezeichnung IM512L6AXKMA1 und einer Spannungsfestigkeit von 650V bei Einzelfertigung mit etwa 11,50 Euro pro Stück geführt wird. Die Preisangabe von 11,50 Euro für ein 650V MOSFET-Modul bei Farnell verdeutlicht, dass Hochvolt-Bauteile in kleinen Stückzahlen im zweistelligen Eurobereich liegen können und bei größeren Abnahmemengen entsprechend abgestufte Preise besitzen.

Der konkrete Preis eines CoolSiC MOSFET 2000V hängt von der exakten Bestellnummer, der benötigten Stromtragfähigkeit und der jeweiligen Distributionsvereinbarung ab und wird im professionellen Umfeld häufig projektbezogen verhandelt. Im Vergleich zu Standard-Siliziummodellen mit deutlich geringeren Spannungsfestigkeiten und ohne Siliziumkarbid-Technologie ist bei Siliziumkarbid-Bauteilen generell mit einem höheren Preisniveau zu rechnen, wobei die Effizienzgewinne, der reduzierte Kühlaufwand und die höhere Leistungsdichte in vielen Anwendungen die Investition rechtfertigen können.

Einordnung im Halbleiterportfolio und Fazit

Innerhalb des Portfolios von Infineon Technologies AG, dessen Hauptsitz in Neubiberg bei München liegt und das sich als führender Anbieter von Halbleiterlösungen für Power-Systems und IoT präsentiert, die Unternehmensangaben mit Sitz Am Campeon 1-15 in Neubiberg nimmt der CoolSiC MOSFET 2000V eine Rolle in der Hochvolt-Leistungselektronik ein: Er ergänzt eine breite Spannungs- und Produktpalette von diskreten MOSFETs und Modulen und adressiert Systeme, in denen DC-Link Spannungen bis 1500VDC und hohe Schaltfrequenzen auf engstem Raum zu realisieren sind. Für Entwickler in Photovoltaik-Großanlagen, Industrieumrichtern oder anderen Hochvolt-Konvertern bietet der Baustein ein Bauteil mit klar definierten mechanischen Isolationsabständen und Siliziumkarbid-Technologie, das sich von klassischen Niederspannungs-MOSFETs im Bereich 45V-80V durch seine Spannungsreserve und Einsatzgebiete deutlich unterscheidet.

Die Kombination aus 2000V Durchbruchspannung, TO-247PLUS-4-HCC Gehäuse mit 14mm Kriechstrecke und 5,4mm Clearance sowie der Auslegung für DC-Link Systeme bis 1500VDC positioniert den CoolSiC MOSFET 2000V klar im Segment der Hochvolt-Leistungshalbleiter. Wer eine Anwendung plant, bei der hohe Spannungen, effizienter Betrieb und kompakte Systeme gefragt sind, findet in diesem Bauteil einen Spezialisierungsgrad, der über klassische Niederspannungs-MOSFETs hinausgeht und zugleich die Brücke zu den CoolSiC Leistungsmodulen schlägt.