EOPOWER_28

EO POWER - MAGGIO 2022 XXIV Power I vantaggi dei MOSFET SiC nelle applicazioni destinate al settore dei trasporti Tomas Krecek Nitesh Satheesh Microchip Technology Wide-Band Gap: i motivi di una scelta È essenziale che qualsiasi ingegnere e progettista che si occupa di elettronica di potenza abbia una comprensione generale della fisica dei semiconduttori applicabile ai dispositivi di commutazione a semiconduttore di potenza, al fine di comprendere i fenomeni elettrici dei dispositivi non ideali e i loro effetti che influiscono sull’applicazione target. Uno switch ideale presenterà una resistenza infinita quando è off (spento), una resistenza zero quando è on (acceso) e commuterà istantaneamente tra questi due stati. Quantitativamente, il dispositivo che più si avvicina a questa definizione è un dispositivo di potenza basato su MOSFET grazie al suo carattere unipolare. Il flusso di corrente nello stato attivo in una struttura MOSFET di potenza avviene per trasporto unipolare e ciò significa che solo gli elettroni sono coinvolti, nel caso di dispositivi a canale n (n-channel) . L’assenza di una iniezione di portatori minoritari consente l’interruzione del flusso di corrente immediatamente dopo la riduzione della polarizzazione di gate al di sotto di un determinato valore di tensione di soglia. La combinazione di commutazione rapida e funzionamento ad alta tensione dei SiC MOSFET ne fanno dei candidati ideali per alimentatori ausiliari (APU – Auxiliary Power Unit) come quelle utilizzate nel settore dei trasporti, soprattutto grazie al funzionamento nettamente migliore nel terzo quadrante D’altra parte, in un dispositivo bipolare che utilizza la modulazione bipolare (lacuna-elettrone), l’iniezione di lacune nella regione di base migliora notevolmente la capacità di conduzione. Questi portatori iniettati in eccesso devono essere rimossi quando si fa passare il dispositivo dallo stato di on a quello di off. Ciò può essere ottenuto rimuovendo la carica tramite la corrente di pilotaggio del gate o tramite il processo di ricombinazione tra elettrone e lacuna. Questa caratteristica intrinseca del dispositivo bipolare introduce ingenti perdite di potenza che penalizzano le prestazioni di commutazione. Quindi, i dispositivi unipolari si adattano meglio ad uno dei tre criteri ideali che sono stai sopra specificati, ovvero quello relativo alla commutazione istantanea tra gli stati ON/ OFF. Come migliorare gli altri due criteri di un dispositivo ideale. La corrente elettrica all’interno di un dispositivo Fig. 1 – L’impatto principale della proprietà WBG di SiC è una regione di deriva molto più spessa che è il contributo maggiore alla R dson totale