Dreipolleistungsschalter, die kleine Ansteuersignale verwenden, um große Spannungen und Ströme zu steuern (d. h. Leistungstransistoren), sind ebenfalls kritische Bausteine ​​von Hochleistungsumwandlungsschaltungen. Zum Zeitpunkt dieses Schreibens sind jedoch sic-Leistungsschalttransistoren noch nicht kommerziell für eine vorteilhafte Verwendung in Stromversorgungsschaltungen verfügbar. wie in den Referenzen 134, 135, 172, 180 und 186-188 zusammengefaßt, wurde in den letzten Jahren eine Vielzahl verbesserter Dreipol-Leistungsschalter entwickelt.

Der derzeitige Mangel an kommerziellen Leistungsschalttransistoren ist größtenteils auf einige technologische Schwierigkeiten zurückzuführen, die an anderer Stelle in diesem Kapitel diskutiert wurden. zum Beispiel enthalten alle Hochleistungshalbleitertransistoren Hochfeldübergänge, die für das Blockieren des Stromflusses im Sperrzustand verantwortlich sind. Daher gelten Leistungseinschränkungen aufgrund von Siliziumkristalldefekten an Diodengleichrichtern (Abschnitte 5.4.5 und 5.6.4.1) auch für sic-Hochleistungstransistoren. Auch die Leistung und Zuverlässigkeit von auf Inversionskanälen basierenden MOS-Feldeffektgates (d. h. MOSFETs, IGBTs usw.) wurde durch schlechte Inversionskanalbeweglichkeiten und fragliche Gate-Isolator-Zuverlässigkeit begrenzt, die in Abschnitt 5.5.5 diskutiert werden. Um diese Probleme zu vermeiden, wurden sic-Bauelementstrukturen, die nicht auf hochwertigen Gate-Isolatoren beruhen, wie der Mesfet-, Jfet-, Bjt- und Verarmungs-Kanal-MOSFET, zur Verwendung als Leistungsschalttransistoren prototypisiert. Diese anderen Vorrichtungs-Topologien erlegen jedoch nicht-standardmäßige Anforderungen an das Schaltungsdesign von Leistungssystemen auf, die sie im Vergleich zu den auf Silizium basierenden Inversionskanal-MOSFETs und IGBTs unattraktiv machen. insbesondere Silizium-Leistungs-MOSFETs und -IGBTs sind in Leistungsschaltkreisen äußerst beliebt, hauptsächlich weil ihre MOS-Gate-Ansteuerungen gut von dem leitenden Leistungskanal isoliert sind, wenig Antriebssignalleistung erfordern und die Vorrichtungen \"normalerweise ausgeschaltet\" sind, da kein Strom fließt wenn das Tor bei 0 v unverzerrt ist, die Tatsache, dass der andere Bauelement-Topologien, denen einer oder mehrere dieser hochgradig leitungsfreundlichen Aspekte fehlen, haben dazu beigetragen, dass sic-basierte Bauelemente nicht in der Lage sind, auf Silizium basierende MOSFETs und IGBTs in Stromsystemanwendungen zu ersetzen.

Wie bereits in Abschnitt 5.5.5 diskutiert, wird die kontinuierliche Verbesserung der 4h-sic-Mosfet-Technologie hoffentlich bald zur Kommerzialisierung von 4h-sic-Mosfets führen. In der Zwischenzeit scheint sich eine vorteilhafte Hochspannungsumschaltung durch Koppeln eines Hochspannungs-JFET mit einem Niederspannungs-Silicium-Leistungs-MOSFET in ein einzelnes Modulpaket der praktischen Kommerzialisierung zu nähern. zahlreiche Designs für sic-dotierte-Kanal-Fets (mit sowohl lateralen als auch vertikalen Kanälen) wurden prototypisiert, einschließlich MOSFETs, JFETs und Mesfets von Verarmungskanälen (d. h. vergrabenen oder dotierten Kanälen). obwohl einige davon so ausgelegt sind, dass sie bei einer Vorspannung von null anliegendes Gate \"normal aus\" sind, haben die Betriebseigenschaften dieser Vorrichtungen (wie dies hier geschrieben wurde) keine ausreichenden Vorteile in Bezug auf die Kosten, um eine Kommerzialisierung zu ermöglichen.

Wesentliche Verbesserungen des Gewinns von 4h-Leistungsbjts des Prototyps wurden kürzlich erreicht, zum großen Teil durch Änderung des Vorrichtungsdesigns, um eine unerwünschte große Minoritätsträger-Rekombination zu berücksichtigen, die an p-implantierten Basiskontaktregionen auftritt. IGBTs, Thyristoren, Darlington-Paare und andere bipolare Leistungsvorrichtungsderivate aus Silizium wurden ebenfalls in einem Prototyp hergestellt. Die Auslösung eines optischen Transistors, eine Technik, die in früheren Hochleistungsanwendungen von Siliziumvorrichtungen ziemlich nützlich ist, wurde auch für sic-bipolare Vorrichtungen demonstriert. Da jedoch alle bipolaren Leistungstransistoren mit mindestens einem pn-Übergang arbeiten, der Minoritätsladungsträger unter Durchlassvorspannung injiziert, gilt die für die pn-Übergangsgleichrichter diskutierte kristalldefektinduzierte bipolare Verschlechterung (Abschnitt 5.6.4.1.2) auch für die Leistungsfähigkeit von Bipolartransistoren. Daher muss die effektive Eliminierung von Basisebenenversetzungen von 4h-Epiklayern durchgeführt werden, bevor irgendwelche bipolaren Leistungstransistorvorrichtungen ausreichend zuverlässig für die Kommerzialisierung werden können. Außerdem müssen Probleme mit dem MOS-Oxid (Abschnitt 5.5.5) gelöst werden, um vorteilhafte sic-Hochspannungs-IGBTs zu realisieren. jedoch kann eine relativ schlechte Leitfähigkeit des p-leitenden Substrats die Entwicklung von p-igbts anstelle von n-igbt-Strukturen erzwingen, die gegenwärtig in der Siliziumtechnologie dominieren.

Da verschiedene grundlegende Anforderungen an die sic power device technology bewältigt werden, wird eine breitere Palette von sic-Leistungstransistoren, die die sich immer weiter ausdehnende Spannungs-, Strom- und Schaltgeschwindigkeitsspezifikation in Angriff nehmen, vorteilhafte neue Stromsystemschaltungen ermöglichen.