Kraftelektronik baserad på Kiselkarbid åter hett

Vinnova och Statens Energimyndighet har beviljat medel för ett projekt som stödjer den kraftiga svenska nysatsningen på kraftelektronik baserad på kiselkarbid som skett under de senaste två åren, tex. Norstel och TranSiC. Projektet innebär en samverkan mellan Acreo, TranSiC AB och KTH och syftar till att utveckla kraftmoduler i kiselkarbid för t.ex. elhybridbilar och nästa generations vindkraftverk med elgeneratorer för godtyckligt varvtal. Projektet har även en stark industriell förankring med stöd bland annat från en rad industrier som utvecklar drivsystem till bl a elhybrid-fordon och eltruckar.

Kraftmoduler för elhybridbilar kan göras avsevärt mindre om de tillverkas av kiselkarbid. Eftersom kiselkarbidkomponenter tål en hög arbetstemperatur (över 150 C°) behöver man inget extra vattenkylsystem för kraftelektroniken. I en elhybridbil driver en mindre och effektivare bensinmotor generatorn som sedan driver elmotorer direktkopplade till drivhjulen. Man behöver ingen växellåda. Sammantaget innebär detta stora fördelar med viktbesparing och därigenom minskad bränsleförbrukning. Ytterligare fördelar är att elektriska motorer är lättare att styra än bränslemotorer och bränslemotorn i hybriddriften kan enkelt stängas av och startas när bilen står eller körs långsamt i trafiken.

Marknaden för elhybridbilar förväntas bli mycket stor och det finns många fler applikationer där svensk industri har en stark ställning som t.ex. lastvagnar, skogsmaskiner, tryckpressar och tåg. I samtliga dessa applikationer ger elhybriddrift med avancerad kiselkarbid kraftelektronik stora fördelar. Vidare kan man se fördelar med kiselkarbid kraftkomponenter t.ex. inom distribuerad kraft, vindkraftverk och solfångare.

Hittills har i första hand kiselkarbids materialegenskaper kunnat exploateras för radio tillämpningar och i vita lysdioder. Med stora volymer har detta skapat förutsättningar för en snabb utveckling av avsevärt bättre kvalitet på grundmaterialet. Substratproblem har tidigare varit starkt begränsande men nu finns förutsättningar för framgångsrik exploatering av även kraftkomponenter.

För att kiselkarbid skall kunna nå full framgång i kraftelektroniktilllämpningar som elhybriddrift och motorstyrning krävs komponenter som tål spänningar kring 1200 - 2000 V och kan hantera ström i området 100 - 300 A. Schottky dioder designade för spänningsområdet 300 - 1200 V och ström 2 - 50 A är kommersiellt tillgänglig. Det saknas dock switchar med liknande egenskapar.

Sverige har en mycket stark position inom kiselkarbidteknologin baserat på många års forskning och utveckling (med stöd av Vinnova). Acreo, KTH och det nystartade bolaget TranSiC AB har lång erfarenhet av kiselkarbidteknologi. I det beviljade projektet satsar man på två alternativa switchkoncept. Dels en bipolär krafttransistor och dels en MOSFET som båda visar lovande prestanda. Projektet innefattar hela kedjan från epitaxi till kapsling och budgeten ligger på 12 Mkr för 3 år.

Om Acreo Acreo är helägt dotterbolag till forskningsinstitutet Swedish ICT Research AB och arbetar med kontrakterad forskning och utveckling. Acreo tillhandahåller innovativa lösningar inom elektronik, optik och kommunikationsteknologi som bidrar till tillväxt och lönsamhet.

Specifikt bedriver Acreo avancerad FoU inom halvledarteknologi med inriktning mot material med stora bandgap som t.ex. kiselkarbid och galliumnitrid. Acreo har 140 anställda och verksamheten är förlagd till Kista, Norrköping, Hudiksvall och Jönköping.

Om TranSiC TranSiC är ett startupp företag som bildades kring KTHs FoU av en bipolär krafttransistor. Det projektet hade stötts av Energimyndigheten i 3 år.

TranSiC designar, tillverkar och säljer bipolära krafttransistorer i kiselkarbid under produktnamnet BitSiC. Under 2007 kommer TranSiC att börja leverera mindre volymer av kapslade komponenter. Volvo Technology Transfer samt Midroc New Technology har båda investerat i TranSiC. Mer info: www.transic.com.

Om KTH KTH är det ledande tekniska universitetet i Sverige med ca 1300 examinerade civilingenjörer och 230 tekniska doktorer per år. Vid Skolan för Informations och kommunikationsteknik i Kista har KTH ett av Europas främsta laboratorium, Electrum-laboratoriet, med kompletta tillverkningsresurser för kisel och kiselkarbidkomponenter. KTH har sedan början av 1990 bedrivit forskning om kiselkarbidelektronik och examinerat omkring 20 doktorer i detta område. Mer info: www.kth.se.

Presskontakt: Adolf Schöner, 070 278 83 97 adolf.schoner@acreo.se

Bo Hammarlund, 070 741 2622 Bo.hammarlund@transic.com

Mikael Östling, 08-7904301 ostling@kth.se