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XXIII
POWER 14 -
SETTEMBRE 2017
GaN
dimensione e l’ingombro dei progetti, migliorando al
tempo stesso l’efficienza complessiva del 15%.
Recupero inverso nullo:
i MOSFET in silicio hanno
una carica di recupero inverso tipicamente compresa
tra 50 e 60 nC, a seconda delle loro dimensioni e ca-
ratteristiche. Quando il MOSFET viene spendo (turn
off), le cariche di recupe-
ro inverso (Qrr) nel diodo
intrinseco (body diode)
producono perdite che si
aggiungono alle perdite
di commutazione totali
del sistema. Queste perdi-
te aumentano in misura
proporzionale con la fre-
quenza di commutazione.
Come mostrato in figura
1, le perdite imputabili alla
Qrr a frequenze più alte
rendono impossibile l’uso
dei MOSFET in molte ap-
plicazioni.
Al contrario, il GaN è ca-
ratterizzato da perdite di
recupero inverso nulle e
perdite Qrr nulle; tale ca-
ratteristica rende i FET in
GaN la soluzione ideale
per applicazioni di hard
switching, come verrà illu-
strato successivamente.
Il pilotaggio
dei dispositivi GaN
Indipendentemente
dal tipo di GaN utiliz-
zato, il progetto del
circuito di pilotaggio
del gate è fondamen-
tale per ottenere le
migliori prestazioni
complessive.
Nel corso della pro-
gettazione del circu-
ito di pilotaggio del
gate è necessario te-
nere in considerazio-
ne diversi parametri
chiave, tra cui:
Tensione di polariz-
zazione:
è importante
utilizzare il valore di
tensione ottimale per
polarizzare il gate al fine di ottenere le migliori pre-
stazioni di commutazione, proteggendo al tempo stes-
so il gate contro potenziali sovratensioni. Il livello di
polarizzazione varia a seconda del tipo e del processo
di fabbricazione del GaN e deve essere impostato di
conseguenza. Un altro aspetto critico è la presenza di
Fig. 1
– Le perdite imputabili alla carica di recupero inverso (Qrr) sono molto più elevate a frequenze superiori
per i MOSFET rispetto ai dispositivi GaN
Fig. 2
– Come dimostrato da questa forma d’onda di commutazione relativa a un progetto di gate driver ottimiz-
zato, un dispositivo GaN può operare con slew rate molto alti e un’oscillazione minima sul nodo di commutazione