Power-MOSFET Nachfrage nach schnellen, verlustarmen MOSFETs steigt

Die strengeren Vorgaben zu höherer Effizienz und der Trend zur weiteren Miniaturisierung in der elektrischen Antriebstechnik geht einher mit der Nachfrage nach MOSFETs mit höheren Schaltgeschwindigkeiten und niedrigerem Einschaltwiderstand. Daher hat ROHM einmal mehr eine neue MOSFET-Generation entwickelt.

Diese nun sechste Generation (QH8Mx5/SH8Mx5-Serie Dual-MOSFET) gibt es als N-Kanal- und P-Kanal-Bausteine mit einer Spannungsfestigkeit von ±40 V/±60 V und weiter reduziertem Einschaltwiderstand. Einsatzbereiche sind u.a. die Ansteuerung von Lüftermotoren und 24-V-Leistungselektronik zur Fabrikautomatisierung. Die 24-V-Spannungsklasse verwendet laut ROHM zunehmend MOSFETs mit einer Spannungsfestigkeit von 40 V und 60 V, weil sie eine ausreichende Toleranz gegenüber Spannungsschwankungen gewährleisten.

Ende 2020 hatte das Unternehmen bereits eine P-Kanal-MOSFET-Generation vorgestellt. In Kombination kann ROHM nun Dual-MOSFETs mit N- und P-Kanälen und einer Spannungsfestigkeit von ±40 V/±60 V anbieten. Zur Abdeckung eines noch breiteren Anforderungsspektrums hat das Unternehmen die QH8Kxx/SH8Kxx-Serie mit zwei N-Kanälen und einer Spannungsfestigkeit von +40 V/+60 V entwickelt. Insgesamt stehen zwölf N-Kanal/P-Kanal- und N-Kanal/N-Kanal-MOSFET-Halbleiter zur Verfügung.

Basierend auf neuen Prozessen von ROHM erreicht die QH8Mx5/SH8Mx5-Serie einen Einschaltwiderstand, der um 61% niedriger ist als der von P-Kanal-MOSFETs in Dual-MOSFET-Produkten der ±40-V-Klasse. Die Integration von zwei Bauelementen in einem Gehäuse trägt zur weiteren Miniaturisierung bei. Erweitert werden soll die Produktpalette um 100-V- und 150-V-Produkte für Industrieanlagen, die höhere Spannungen erfordern.

Relevanz von Power Devices für die Industrie

Nach ZVEI-Angaben entfallen in Deutschland 45% des Strombedarfs auf die Industrie. Deren etwa 30 Millionen Industriemotoren verbrauchen gut 70% des gesamten Industriestroms. Ein zeitgemäßer Frequenzumrichter mit aktuellen Leistungshalbleitern könne beispielsweise bei Pumpen, Kompressoren und Ventilatoren etwa die Hälfte der Energie einsparen. Aktuell werden nach ZVEI-Angaben etwa 35% aller neu verkauftem Elektromotoren mit einem Frequenzumrichter zur bedarfsgerechten Steuerung betrieben. Der Anteil von Motoren mit Frequenzumrichter müsse aber deutlich angehoben werden. Der ZVEI erwartet einen Mehrbedarf an Leistungshalbleitern von über 60% bis zum Jahr 2030.

Die Drehzahlregelung von Elektromotoren hat ein besonders hohes Potenzial zur Energieeinsparung, aber auch in Getrieben und Systemoptimierungen stecken nutzbare Potenziale. Nach aktueller Einschätzung des Fachverbands Automation im ZVEI werde sich das globale Marktwachstum der Leistungshalbleiter bis 2030 schließlich verdreifachen und sich sechs Mal so schnell entwickeln wie der gesamte Halbleitermarkt.

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