EOPOWER39

EO POWER/AUTOMOTIVE - GIUGNO/LUGLIO 2025 XXIX General Semiconductor - Diodes Division, mostrando come utilizzarlo per ridurre al minimo le perdite. Requisiti di commutazione a basse perdite Gli alimentatori a commutazione c.a./c.c. con potenza nominale superiore a 300 W utilizzano in genere il PFC per soddisfare gli standard internazionali, come la norma IEC61000-4-3, che specificano i livelli di potenza reattiva e di armoniche di linea. I diodi utilizzati in un alimenta- tore PFC, soprattutto negli alimentatori a commutazio- ne ad alta frequenza, devono essere in grado di gestire la potenza nominale dell’alimentatore e le relative perdite associate alle azioni di conduzione e commutazione del circuito. I dispositivi Si hanno notevoli perdite di recu- pero inverso. Quando un diodo Si passa da uno stato di conduzione a uno di non conduzione, rimane in condu- zione mentre i portatori di carica vengono rimossi dalla giunzione. Ciò comporta un elevato flusso di corrente per la durata del tempo di recupero inverso del diodo, che di- venta la perdita allo spegnimento del diodo Si. Il recupero inverso dei diodi Schottky SiC è limitato alla scarica capacitiva, che avviene più rapidamente, elimi- nando di fatto la perdita allo spegnimento. I diodi SiC hanno una caduta di tensione diretta più elevata, che può contribuire alle perdite di conduzione, ma che può essere controllata. I diodi SiC hanno anche il vantaggio di po- ter gestire un intervallo di temperatura più elevato e una commutazione più rapida. L’intervallo di temperatura più elevato consente una maggiore densità di potenza e dà modo di realizzare contenitori più piccoli. La commuta- zione più rapida è dovuta alla struttura Schottky e al più breve tempo di recupero inverso del SiC. Il funzionamen- to a frequenze di commutazione più elevate consente di ridurre i valori di induttori e condensatori per migliorare l’efficienza volumetrica dell’alimentatore. Il diodo SiC MPS Il diodo SiC MPS combina le utili caratteristiche dei diodi Schottky e PIN. La struttura risulta in un diodo con com- mutazione rapida, bassa caduta di tensione nello stato Off, basse perdite nello stato Off e buone caratteristiche alle alte temperature. Un diodo che utilizza una giunzione Schottky pura offre la tensione diretta più bassa possibile, ma è soggetto a problemi in presenza di correnti elevate, come le correnti di picco di alcune applicazioni PFC. I diodi MPS miglio- rano le prestazioni della corrente di picco impiantando aree drogate con P sotto la zona di deriva metallica del- la struttura Schottky (figura 1). In questo modo si forma un contatto P-ohmico con il metallo all’anodo del diodo Schottky e una giunzione P-N con la deriva SiC legger- mente drogata o con lo strato epi-layer. In condizioni normali, la struttura Schottky del diodo MPS conduce quasi tutta la corrente e il diodo si compor- ta come un diodo Schottky, con le relative caratteristiche di commutazione. In caso di elevata sovracorrente transitoria, la tensione attraverso il diodoMPS aumenta oltre la tensione di soglia del diodo P-N integrato, che inizia a condurre, abbassan- do la resistenza locale. Ciò devia la corrente attraverso le regioni della giunzione P-N, limitando la dissipazione di potenza e riducendo la sollecitazione termica del diodo Fig. 2 - Confronto delle cadute di tensione diretta tra il diodo Schottky puro (linee tratteggiate) e la struttura del diodo MPS (linee solide) mostra che il diodo MPS mantiene una caduta di tensione diretta più regolare con l’aumento della corrente diretta. (Immagine per gentile concessione di Vishay Semiconductor)