Kiselkarbid, SiC, står nu, efter många års forskning, inför sitt genombrott. Det framkom i en "workshop", arrangerad av Transic, Acreo och KTH i samarbete TAM, då en rad potentiella användare kom till tals.

Bo Hammarlund, Transic och prof Mietek Bakowski, Acreo och prof Hans-Peter Nee, KTH arrangerade seminariet.
I en rad applikationer kommer SiC-komponenter att behövas. Martin Svensson, från den stora elsvetstillverkaren Esab, berättad att man på sikt vill byta ut kisel mot kiselkarbid i dioder för effektfaktorkorrigering (PFC) och i 1200-1400 V IGBTer. Syftet är främst att kunna höja switchfrekvensen rejält för att därmed kunna minska volymen kraftigt.
Danaher motion använder idag kiselhalvledare i sina truckar. Där efterlyser man nu kiselkarbid eftersom kisel inte kan utnyttjas fullt ut vid 80°C omgivningstemperatur. För hybridfordon skulle man behöva 1200 V SiC-komponenter som kan switchas med 8-12 kHz, "hård switchning". Dessa skulle få lägre förluster än Si IGBT vid 2 kHz. Ett problem med dagens kapslar är dock att de interna induktanserna är för stora.
– Kiselkarbid har stor potential, men kapslarna måste bli bättre, slog Tord Nilsson, Danaher fast.
Lars Rydén, Volvo, ser ett problem i de förluster som idag finns i exempelvis hybridbussar. Sådana körs nu i Stockholm, drivna av 600 V, men med alltför låg verkningsgrad i drivelektroniken. Nu väntar han på krafthalvledare i kiselkarbid, något han uttryckte med orden:
– Never ever before, we been at a transistor bakery shop, before it opens!
Mats Authén, Bombardier ser förtjänster med SiC. Men än så länge finns det inga komponenter som kan hålla i garanterat 30 år, något som järnvägsapplikationerna kräver.
Verkligt höga krav på spännings- och effekttålighet ställde Per Ranstad från Alstom. De tillverkar el-filter för kolkraftverk. Deras SIR-serie el-filter arbetar med 70 kV/1700 mA och i den största installationen ingår 48 SIR. Blott 1 procents höjning av verkningsgraden betyder stora energivinster!
ABB lade ned sitt forskningsprojekt på kiselkarbid 2001. Den officiella motiveringen var att man hade alltför många materialproblem att lösa i form av micropipes och dislokationer (Andra menar att det var ABBs ekonomiska kris som var orsaken till nedläggningen).
– Vi trodde inte att dessa problem skulle lösas inom fem år, sade Heinz Lendemann, ABB. Nu har det gått 8-9 år.
Nu finns det felfria wafers att köpa. (Kanske det hade inte gått så lång tid om ABB-projektet hade fått fortgå? red anm).
ABB har fått ett kontrakt att bygga en HVDC-länk mellan Dublin och Liverpool, 500 mW ±200 kV, för att överföra vindkraftenergi från Irland.
– Här skulle det vara intressant att höja verkningsgraden med hjälp av kiselkarbid. Jag är glad att se den utveckling som kiselkarbidhalvledare har genomgått. Nu önskar vi bara att de skall bli billiga och tillförlitliga.
Adolf Schöner, Acreo, ser stora möjligheter till att företaget Transics komponenter kan passa i några av industrins applikationer.
– Komponenterna finns nu, men vi behöver mer "input" från industrin för att kunna skräddarsy komponenterna för dess behov.
Gunnar Lilliesköld

Filed under: Teknikartiklar