5 projekt banar vägen för kiselkarbid i kraftelektronik

Mindre energiförlust, ökad effektivitet och möjlighet till högre frekvens - kiselkarbid i kraftelektronik har många fördelar jämfört med kisel. Oro kring tillförlitlighet och kostnad har ändå gjort att många valt bort kiselkarbiden. Nu ska fem nya forskningsprojekt råda bot på osäkerheten.

I dag dominerar kisel som halvledarmaterial i kraftelektronik. Detta trots att kiselkarbid kan hantera en högre frekvens, ökar effektiviteten och ger mindre energiförluster. Högre kostnad och en oro kring tillförlitligheten är faktorer som vägt tyngre. Men nu vänder utvecklingen.

– Kiselkarbid har dragits med materialdefekter som gjort att det inte har gått att tillverka i lika stora skivor som i kisel. Men nu börjar tekniken för att göra större skivor i kiselkarbid komma ikapp och då blir det billigare att utnyttja dess fördelar, säger Klas Brinkfeldt forskare på Swerea IVF.

Fem nya forskningsprojekt ska ta reda på hur kraftelektronik med kiselkarbid ska utformas för att leva upp till de ofta höga kraven på livslängd och tillförlitlighet:

• ”SiC-baserad DCDC-omvandlare för fordonstillämpningar”
• ”Tillförlitlighet av SiC-baserad spänningsomvandlare i tunga fordonsapplikationer”
• ”Låginduktiv SiC-baserad kraftmodul (LISM)”
• ”Kompakt låginduktiv SiC kraftmodul (inbyggd integrerad 10 kW kraftmodul med SiC MOSFETs)”
• ”Elsystem i elfordon – maximering av energivinster i två nyckelfall”.

Tre av projekten riktar sig mot fordonsindustrin, där ett skifte mot eldrivna fordon gör bytet av halvledarmaterial till en angelägen fråga. Kiselkarbidens möjlighet att klara en högre frekvens gör till exempel att vikt och volym kan minska, vilket är viktiga faktorer inom fordonsbranschen.

En viktig faktor är även tillförlitligheten:

– Fordonsbranschen vill veta att system baserade på kiselkarbid klarar dess höga krav på livslängd åtminstone lika bra som kisel innan halvledarmaterial byts ut. Det försöker vi hjälpa dem att ta reda på, avslutar Klas Brinkfeldt.

De fem projekten finansieras av Energimyndigheten och Vinnova.

Kontakt:
Klas Brinkfeldt
+46 (0)31-706 60 82
klas.brinkfeldt@swerea.se
www.swerea.se