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Investition in die Zukunft von Siliziumkarbid

Im Dezember 2015 startete Littlefuse Inc eine strategische Initiative zur Verbreitung von SiC-Komponenten. Das Unternehmen investierte dazu in Monolith Semiconductor, ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von Siliziumkarbid-Technologie spezialisiert hat. Im März 2017 hat Littlefuse weitere 15 Mio. US-$ in Monolith investiert und ist nun Mehrheitseigentümer des Unternehmens. Gleichzeitig hat sich Littlefuse verpflichtet, die Investition weiter zu erhöhen, sobald Monolith bestimmte Meilensteine erreicht hat.

Monolith setzt auf ein fabrikloses Modell und stellt SiC-Komponenten in einer 150-mm-CMOS-Fertigung her. Bestehende Prozesse und Werkzeuge können nach Möglichkeit weiterverwendet werden und SiC-Wafer parallel zur bestehenden Silizium-CMOS-Fertigung laufen. Dieser Fertigungsansatz macht es möglich, die Herstellungskosten für kleinere Volumina zu reduzieren und zu einem Preis in den SiC-Markt einzusteigen, der mit großen Herstellern mithalten kann.

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Da die enormen Investitionen für den Bau und den Betrieb einer Fabrik umgangen werden, kann der Hersteller agiler und kostengünstiger agieren. Dies beschleunigt die Markteinführung von Produkten, ermöglicht ein schnelleres Anlaufen und verbessert die Qualität der Erzeugnise. Die SiC-Komponenten von Littlefuse und Monolith nutzen hierzu die Prozesse und Qualitätssysteme, die in der hochvolumigen Automobilfertigung eingesetzt werden. Hier wird die Qualität durch eine strikte statistische Prozesskontrolle (SPC) sichergestellt.

Fertigungsprozesse, Werkstoffinspektionen, WLR-Prüfungen (Wafer Level Reliability), Zuverlässigkeitsüberwachung und strenges Change-Control-Management werden stets gewährleistet. Die Littlefuse-Monolith-Produkte erreichen so die gleiche Leistung wie die des Branchenführers im Markt für SiC-Leistungshalbleiter. Im Vergleich zu Silizium-IGBTs sorgen SiC-MOSFETs für eine Verringerung der Schaltungsverluste um das 5- bis 10-fache. In einer aktuellen Demonstration von Leistungswandlern erreichten diese 1200-V-MOSFETs die höchste Effizienz, vergleichbar mit den leistungsfähigsten SiC-MOSFETs, die derzeit frei erhältlich sind.

Die Kombination des Knowhows von Monolith in der SiC-Technologie und der Kompetenz von Littlefuse im Supply-Chain-Management ermöglicht eine besondere Form von Kundenunterstützung. Ein Kunde kann sich darauf verlassen, den besten Anwendungssupport zu erhalten, denn Monolith und Littlefuse über die erforderlichen Kapazitäten für die beschleunigte Integration der SiC-Komponenten in die Produkte verfügen.

Siliziumkarbid weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und die Temperatur hat wenig Einfluss auf seine Schalt- und Wärmeeigenschaften. In den letzten zwanzig Jahren konnten die Spannungswerte bei SiC-Schottky-Dioden immer weiter gesteigert werden. Moderne SiC-Schottky-Dioden verfügen über einen etwa 40-fach geringeren Leckstrom als PN-Silizium-Schottky-Dioden.

Die neue LSIC2SD120-Baureihe mit 1200-V-SiC-Schottky-Dioden (Bild 1) ist das erste Ergebnis der Littlefuse-Monolith-Partnerschaft. Diese Dioden reduzieren nicht nur Schaltverluste drastisch, sondern ermöglichen auch erhebliche Steigerungen der Systemeffizienz und Robustheit. Diese Dioden bieten eine extrem niedrige kapazitive Speicherladung und einen vernachlässigbaren Sperrverzögerungsstrom, um niedrige Schaltverluste bei Hochfrequenz-Schaltnetzteilen und reduzierte Belastung am gegenüberliegenden Schalter zu gewährleisten.

Eine äußerst niedrige Vorwärtsspannung ermöglicht dabei reduzierte Leistungsverluste. Die maximale Sperrschichttemperatur von 175 °C gewährleistet eine höhere Design-Marge und ein unkomplizierteres Temperatur-Management. Nicht zuletzt verbessert ihre fusionierte P-N-Schottky-(MPS)-Architektur das Ableitvermögen und sorgt für extrem niedrigen Ableitstrom. Anwendung finden sie unter anderem in der Leistungsfaktorkorrektur, in Schaltnetzteilen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Solar-Wechselrichtern, industriellen Motorantrieben, EV-Ladegeräten und Leistungswandlern.

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