Siliziumkarbid-Halbleiter in der Elektromobilität

Köln. Siliziumkarbid-Halbleiter gelten als eine Schlüsseltechnik für leistungsfähige und zugleich effiziente Elektroautos. Dabei handelt es sich nicht um besonders schnelle Rechenchips. Ihre Aufgabe ist vielmehr das möglichst verlustarme Schalten großer elektrischer Leistungen.

Besonders wichtig sind sie im Inverter, der den Gleichstrom aus der Batterie in den vom Elektromotor benötigten Wechselstrom umwandelt. Die unscheinbaren Bauteile entscheiden mit darüber, wie viel Energie tatsächlich an den Rädern ankommt und wie viel davon als Wärme verloren geht.

Siliziumkarbid, kurz SiC, ist eine Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff. Das Material kommt zwar auch in Schleifmitteln oder Hochleistungskeramik zum Einsatz, lässt sich aber ähnlich wie reines Silizium zu Halbleiterbauelementen verarbeiten. Sein entscheidender Vorteil ist die sogenannte breite Bandlücke. Sie beschreibt vereinfacht, wie viel Energie nötig ist, um Elektronen im Material beweglich und damit einen Stromfluss möglich zu machen. Bei Silizium beträgt sie rund 1,1 Elektronenvolt, bei SiC etwa 3,3 Elektronenvolt.