Thermisches Management und Zuverlässigkeit bei Leistungen von 8 bis 50 kW

GaN und SiC im Power-Design Thermisches Management und Zuverlässigkeit bei Leistungen von 8 bis 50 kW

08.08.2025 Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Acal BFi Germany GmbH

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RECOM Power GmbH

GaN und SiC spielen in der Welt des Power-Designs eine wichtige Rolle. Wie sieht das Wärmemanagement bei hohen Leistungen bis 50 kW aus? Unser Referent gibt einen Einblick auf verbesserte Kühlkonzepte und verkleinerte Kühlkörper.

Power-Design: Thermisches Management und Zuverlässigkeit mit GaN und SiC für Leistungen bis 50 kW.(Bild: frei lizenziert / Pixabay) — Power-Design: Thermisches Management und Zuverlässigkeit mit GaN und SiC für Leistungen bis 50 kW.
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

In der modernen Leistungselektronik sind GaN- und SiC-Technologien entscheidend geworden, um hohe Effizienz und kompakte Bauformen zu erreichen. Insbesondere in Anwendungen, die hohe Leistungen im Bereich von 8 bis 50 kW erfordern, ermöglichen diese Technologien durch ihre außergewöhnlichen thermischen und elektrischen Eigenschaften eine erhebliche Verbesserung der Systemleistung.

Verlustmechanismen bei GaN- und SiC-Technologien

GaN- (Galliumnitrid-) und SiC- (Siliziumkarbid-)Technologien zeichnen sich insbesondere durch ihre geringeren Schaltverluste im Vergleich zu MOSFETs und herkömmlichen Transistoren aus. Unser Referent Matthias Schellmann, Sales Director Power & EMECH bei Acal BFi Germany, beschreibt es folgendermaßen: „GaN und SiC haben vor allem geringere Schaltverluste als MOSFETs und übliche Transistoren. Das ist der wesentliche Vorteil und erlaubt gleichzeitig deutlich höhere Schaltfrequenzen.“

Im Gegensatz zu traditionellen Silizium-Technologien bleiben GaN- und SiC-Bauelemente erheblich kühler. Sie „bleiben deutlich kühler, eliminieren teilweise benötigte Kühlkörper und sehr oft reicht bereits eine Via-Verbindung in der Leiterplatte aus, um die thermischen Verluste abzutransportieren.“ Daraus resultieren Produkte, die nicht nur kühler, sondern auch kompakter sind. Der Vortrag zeigt, wie die verbesserte Nutzung von Konvektionskühlung und die deutliche Reduzierung der Kühlkörpergröße zur Optimierung der Leistungsgröße beitragen kann.

DER KONGRESS FÜR ELEKTRONIKENTWICKLER

Entwickeln mit Weitblick – Die 360-Grad-Sicht auf die Elektronik

Von der ersten Idee bis zum marktreifen Produkt: Power of Electronics liefert Wissen, Werkzeuge und Kontakte für erfolgreiche Elektronikentwicklung. Egal, ob Sie am Anfang Ihrer Karriere stehen oder erfahrener Spezialist sind – hier finden Sie tiefgehende Inhalte, aktuelle Technologien und innovative Lösungen. Es erwartet Sie ein auf verschiedene Themengebiete der Elektronik fokussiertes Vortragsprogramm, eine übergreifende Fachausstellung mit den jeweiligen Spezialunternehmen und Komponentenanbietern sowie zahlreiche Möglichkeiten zum interdisziplinären Austausch und intensiven Networking.

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Die Relevanz des Vortrags

Effizienz in der Leistungselektronik ist ein zentrales Thema, das stetig an Bedeutung gewinnt. Der Referent erklärt, dass „viele vertrauen noch nicht ganz der Topologie“, aber „von einem Marktführer ein ausführlicher Bericht im Vortrag für die erreichte Zuverlässigkeit“ gezeigt wird, sodass „keine Bedenken mehr für den Einsatz“ bestehen. Teilnehmer erfahren, dass „die neue Halbleitertechnik ist absolut ausgereift!“ Der Vortrag hebt hervor, wo im System Verluste entstehen und wie diese reduziert werden können, um höchste Effizienz und Zuverlässigkeit zu garantieren.

Die Cooling Days 2025 sind Teil der Entwickler-Veranstaltung Power of Electronics vom 29. bis 30. Oktober in Würzburg. (heh)

Weitere Vorträge auf den Cooling Days 2025

Aktive Kühlung mit Lüftern führt die Wärme an elektronischen Komponenten gezielt ab. (Bild: Sepa)

CuNex ist spezialisiert auf Kupfersinterpasten und Vorformen für Anwendungen in den Bereichen Die-Attach und Substrat-Attach. (Bild: CuNex)

Wenn Leistungselektronik gut gekühlt werden soll, dann ist eine gute Simulatiion notwendig. (Bild: Alpha Numerics)

Die Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Komponenten lässt sich mit der thermischen Simulation überprüfen. (Bild: Fraunhofer IISB)

Werkstoff Kupfer: In der Leistungselektronik spielt Kupfer eine wichtige Rolle. Es lohnt sich, ein besseres Materialverständnis zu entwickeln. (Bild: frei lizenziert)

Kompakte Gehäuse und effizientes Wärmemanagement: Entwickler sollten auf Thermosimulation und das gezielte Design von Kühlkörpern setzen. (Bild: Phoenix Contact)

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Stand: 08.12.2025

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