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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