Neuigkeiten im Engineering: QSPICE, die neue Grenze im Bereich Schaltkreis-Simulation

In der neuesten Folge von Elektor Engineering Insights nimmt Gastgeber Stuart Cording uns mit in die Welt der Schaltungssimulation. Mit den Experten Mike Engelhardt und Pete Losee von Qorvo erkundet er die Möglichkeiten von QSPICE - einem neuen, von Qorvo entwickelten SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) Tool.

Wie SPICE sich entwickelte ...

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) ist seit Langem der Simulator für analoge Schaltkreise. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von Simulationswerkzeugen, von denen viele quelloffen oder kostenlos sind, zeigen sich jedoch leider erste Schwächen, wie z. B. die Fähigkeit, die neuesten Bauelemente mit großem Bandabstand (Wide Bandgap) zu unterstützen. Diese haben einzigartige Eigenschaften, welche allerdings auch spezielle Herausforderungen für Simulationsprogramme beinhalten. Hier muss vor allem auf dem Mangel an Modellen und Parametern für SiC- (Siliziumkarbid) und GaN-Halbleiter (Galliumnitrid) hingewiesen werden. Genau hierzu konnte Mike Engelhardt bei Qorvo beitragen - bei der Entwicklung und der Markteinführung von QSPICE. Er erklärt uns seine Vision eines frei verfügbaren Simulations-Tools, aber auch seine Lernkurve im Bezug auf Simulatoren. Anwender und Ingenieure profitieren vor allem von seiner Einführung in die Simulation von SiC-basierten Anwendungen, welche durch Demo-Projekte veranschaulicht wurden.

SiC-Komponenten und Q&A

Im Laufe der Veranstaltung änderte sich der Fokus zu SiC-Komponenten (Siliziumkarbid). Pete Losee erklärte, warum diese vor allem im Bereich Leistungselektronik an Bedeutung gewinnen. Der Hauptgrund ist in ihren überragenden Eigenschaften zu finden. SiC-Material unterscheidet sich vor allem bezüglich der breiteren Bandlücke (Wide Bandgap) und des höheren (erlaubten) elektrischen Feldes von Silizium. Dadurch können mit SiC-Prozessen kleinere Halbleiter entwickelt werden, die hohe Spannungs- und niedrige Kanalwiderstands-Anforderungen erfüllen. Jenseits von mehreren hundert Volt wären bei konventionellen Silizium-Prozessen komplexe Technologien wie Super-Junction oder IGBT nötig – und selbst deren Eigenschaften werden von SiC-Komponenten übertroffen!


Während der Q&A-Runde gab es viele Fragen bezüglich QSPICE und SiC-Komponenten. Für QSPICE-Interessierte gibt es zahlreiche Tutorials und Videos auf der Website von Qorvo: Eine wichtige Neuerung ist sicherlich die Unterstützung von Python im neuen QSPICE (jedoch nur durch die Kommandozeile). Auch das Plotten von mehreren Signales ist möglich. Interesse bestand auch an heutigen Einsatzmöglichkeiten für SiC-Komponenten. Hier waren die Teilnehmer vor allem an Antriebswechselrichtern für EV (electric vehicles), Ladesysteme (on/off-board) und Solar(PV)-Systemen interessiert.

Schauen Sie sich die ganze Folge auf Elektor TV an:
   

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