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21.01.2021 | Halbleiter | Themenschwerpunkt | Onlineartikel

Kein Auto kommt mehr ohne intelligente Halbleiter aus

Autor:
Christiane Köllner
1 Min. Lesedauer

Sie regeln Antrieb und Fahrverhalten oder lösen den Airbag aus: Ohne Halbleiter fährt heute kein Auto mehr. Das merken dieser Tage nicht nur die Automobilhersteller und -zulieferer. Auf dem globalen Beschaffungsmarkt herrscht derzeit akute Komponenten-Knappheit für Halbleiter. Aufgrund der Corona-Krise und den daraus resultierenden Absatzrückgängen in der Autoindustrie hatten Halbleiterhersteller ihre Produktion auf andere Abnehmerbranchen, wie zum Beispiel der Unterhaltungselektronik, umgestellt. Inzwischen haben sich die Automärkte aber wieder deutlich erholt, vor allem in China. Das spitzt die aktuelle Situation zu und so fehlen der Industrie entsprechende elektronische Bauteile. Wie lange der Engpass der Automobilbranche und anderen Sparten zusetzt, scheint indes noch nicht absehbar. Die aktuell kritische Lage auf dem Chip-Markt wird durch die zunehmende Digitalisierung, Elektrifizierung und Automatisierung weiter verschärft. So wuchs der Halbleiter-Weltmarkt trotz Corona-Krise 2020 laut Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) um vier Prozent auf 428 Milliarden Dollar. Dieser wachsende Stellenwert der Halbleiter in der Autoindustrie spiegelt sich auch in unserem Themenschwerpunkt wider.

Empfehlung der Redaktion

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Leistungselektronische Bauteile

Dieses Kapitel stellt die wichtigsten leistungselektronischen Bauteile vor, aus denen die in hybriden und elektrischen Fahrzeugen erforderlichen Baugruppen, insbesondere DC/DC- und DC/AC-Wandler, aufgebaut sind. Dies sind vor allem Halbleiter-Ventile (Dioden) und leistungselektronische Schalter (MOSFET, IGBT).

Weitere Fachliteratur und Beiträge zum Thema:

01.04.2020 | Titelthema | Ausgabe 4/2020

Streuinduktivität bei Leistungshalbleitern in der Elektromobilität

Die Leistungselektronik spielt für die Elektromobilität eine wichtige Rolle, da sie für die effiziente Leistungsübertragung von der Batterie zum Motor sorgt. Siliziumkarbid als neues Halbleitergrundmaterial ermöglicht unter anderem durch geringere Schaltverluste und höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu Silizium effizientere Lösungen: Für das Gesamtsystem ist es aber laut ABB wichtig, die Schnittstellen und den internen Aufbau der Leistungselektronik so zu verbessern, dass Streuinduktivitäten optimiert sind.

01.01.2021 | Entwicklung | Ausgabe 1/2021

Inverter- und Motoroptimierung mittels SiC-Technologie

Neue Siliziumkarbid-Mosfets steigern die Effizienz von elektrischen Antrieben und Invertern. Im Vergleich zu Silizium-IGBTs ermöglichen sie so höhere Reichweiten und schnelles Laden bei 800 V. Vitesco Technologies hat an einem integrierten Achsantrieb mit prototypischem 800-V-SiC-Inverter untersucht, welche Faktoren die beste Systemkonfiguration aus Inverter und Motor bestimmen.

10.12.2019 | Halbleiter | Kompakt erklärt | Onlineartikel

Welche Rolle spielt Siliziumkarbid für die Elektromobilität?

Der Halbleiter Siliziumkarbid ist derzeit in aller Munde. SiC-Halbleiter versprechen mehr Power für elektrische Antriebe. Warum SiC die Elektromobilität vorantreiben kann, haben wir kompakt erklärt.

2020 | Buch

Grundlagen der Halbleiterphysik

Was Studierende der Physik und Elektrotechnik wissen sollten

Dieses Lehrbuch wurde geschrieben, um Ihnen einen effizienten und verständlichen Einstieg in die Halbleiterphysik und die Anwendungen der Halbleiterelektronik zu ermöglichen. Es hilft Ihnen – auch wenn Sie vorher noch nichts über Quantenmechanik etc. gehört haben – sich das Grundwissen der Halbleiterphysik auf effiziente Weise anzueignen und zu lernen, was für einen Einsteiger in diesem Gebiet wirklich wichtig ist. Das Buch beschränkt sich daher nur auf die allernötigsten Grundlagen der elektronischen Eigenschaften von Volumenhalbleitern und deren Einsatz in Halbleiterbauelementen.

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Hardware

So unterschiedlich die Anwendungen verschiedener Steuergeräte auch sind, der grundsätzliche Aufbau ähnelt sich doch sehr stark. Jedes Steuergerät besitzt einen Rechnerkern, wobei es allerdings erhebliche Unterschiede in der Leistungsfähigkeit gibt. Steuergeräte, die wie in den 70er Jahren komplexe Funktionen ausschließlich in analoger Schaltungstechnik realisierten, haben heute keine Bedeutung mehr. Die Aufgabe eines Steuergerätes ist die Verarbeitung von Sensorsignalen und eine der Betriebssituation angepasste Betätigung von Stellgliedern (Aktoren), z. B. über Regelalgorithmen.

01.04.2018 | Entwicklung | Ausgabe 2/2018

Siliziumkarbid-Halbleiter für den E-Antriebsstrang

Für die Elektrifizierung des Antriebsstrangs sind neue Wege zu beschreiten. Leistungshalbleiter, aus Siliziumkarbid hergestellt, können eine interessante Lösung für Frequenzumrichter und Gleichrichter sein. AVL erklärt die technischen Vorteile – schnellere Schaltfrequenzen sowie verringertes Gewicht und Volumen – dieses Halbleiterwerkstoffs gegenüber konventionellen, siliziumbasierten IGBT-Leistungshalbleitern.

01.07.2019 | Entwicklung | Ausgabe 7-8/2019

Halbleiter für kompakte und kosteneffiziente Onboard-Charger

Onboard-Charger sind ein Muss in jedem vollelektrischen oder Plug-in-Hybridfahrzeug. Infineon erklärt im Beitrag, auf welche Parameter es beim Entwickeln solcher Ladegeräte ankommt und wie diese mit geeigneten Halbleiterkomponenten erreicht werden können.

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Halbleiter für Bordnetzanwendungen

Halbleiterschalter gewinnen im KFZ-Bereich immer mehr an Bedeutung, sei es als geregelter Lichtschalter, Motorregler, Sicherung oder als Strombegrenzer für den Start-Stopp-Anlasser. Im Spannungsbereich bis ca. 100 V werden MOSFETs eingesetzt, über 100 V IGBTs.

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Halbleiter

In der Elektrotechnik unterscheidet man zwischen aktiven und passiven elektronischen Bauelementen. Unter passiven Bauelementen versteht man elektrische Widerstände, Kondensatoren (bzw. Kapazitäten) und Spulen (bzw. Induktivitäten). Ihre elektrischen Eigenschaften sind zeitlich konstant und können bestenfalls durch das Verschieben mechanischer Elemente (z. B. regelbare Widerstände (= Potenziometer) und regelbare Kondensatoren) angepasst werden.

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Halbleitertechnik

Ausgehend von den Leitungsmechanismen in Halbleitern werden die Eigenschaften von Dioden und Transistoren besprochen. Anwendungsfelder der wichtigsten Diodentypen werden in Übersichten dargestellt und anschließend detailliert behandelt. Bei den Transistorschaltungen werden sowohl bipolare als auch Feldeffekttransistoren vorgestellt. 

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Leistungselektronik

Leistungselektronische Stellglieder sind in Hybrid- und Elektrofahrzeugen unabdingbar. Sie dienen dort insbesondere der Antriebsregelung, dem Energiemanagement im Bordnetz und dem Batterieladevorgang. Außerdem trägt die Leistungselektronik zukünftig einen wesentlichen Anteil zur Wertschöpfung bei.

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Grundlagen der Halbleiter

Häufig sind Halbleiter das Basismaterial aktiver elektronischer Bauelemente. Im Folgenden werden einige grundlegende Eigenschaften von Halbleitern behandelt. Für das Verständnis von Eigenschaften und Funktion von Bauelementen, die aus Halbleitermaterial aufgebaut sind, ist dieses Wissen unerlässlich. Es wird auch für den praktischen Einsatz von Halbleiter-Bauelementen benötigt, um die Konsequenzen geänderter Einsatz- oder Randbedingungen (z. B. einer Temperaturänderung) abschätzen zu können.

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