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POWER 8 - giugno 2015
XIX
SiC
sia a topologia laterale che di tipo verticale, come indi-
cato in figura 1.
Tra i dispositivi a sviluppo “laterale” sono già presenti
sul mercato alcuni MESFET che vengono dedicati alle
applicazioni per alta frequenza, in banda S fino a circa
4 GHz, con temperatura massima di funzionamento di
250 °C; sono anche presenti circuiti integrati monoli-
tici, di tipo MMIC, sempre per il settore delle micro-
onde. Tra i componenti a geometria verticale, quelli
attualmente realizzati in SiC e che stanno apparendo
diffusamente nei vari cataloghi delle aziende costrut-
trici, si trovano i diodi Schottky ad alta tensione e i SiC
MOSFET.
Vi sono notevoli vantaggi nella realizzazione di diodi
a barriera Schottky in SiC rispetto a quelli tradizional-
mente costruiti in silicio; infatti i primi, se comparati
con il tipo Fast Recovery in Si, mettono in evidenza una
minore reverse recovery current, unitamente a valori di
recovery time decisamente più corti, che hanno come
effetto una notevole riduzione delle perdite di tipo
switching, accompagnate da ripercussioni assolutamen-
te positive scaturenti dall’abbassamento del livello di
emissioni elettromagnetiche, specie di tipo irradiato.
In aggiunta a tutto ciò, queste positività variano abba-
stanza poco in funzione della corrente di carico e della
temperatura, al contrario di quanto accade nei disposi-
tivi in silicio, dove si manifesta un netto peggioramen-
to delle perdite switching e un aumento del livello di
emissioni elettromagnetiche all’aumentare di tali gran-
dezze.
I classici diodi a giunzione PN esibiscono un elevato
transitorio di corrente nell’istante in cui la tensione
sulla giunzione cambia il verso della polarizzazione,
passando da diretta a inversa; al contrario i diodi SiC,
essendo di tipo unipolare, non ricorrono a portatori
minoritari ai fini della conduzione; in questi la recove-
ry current è dovuta alla sola carica accumulata nella ca-
pacità di giunzione (tale capacita dovrà essere caricata
e scaricata a ogni transitorio) rimanendo indiscutibil-
mente inferiore rispetto a quella dei diodi Fast Recove-
ry, così come si evince dalla figura 2.
Grazie a queste migliorative caratteristiche, l’impiego
di diodi SiC si va diffondendo e potrebbe sostituire
man mano i diodi al silicio; in particolar modo in quel-
le applicazioni fra 600V e 1200V con correnti fino a
50A, tra cui si annoverano i PFC attivi e gli stadi secon-
dari di raddrizzamento dei DC to DC converter, inoltre
le saldatrici elettroniche allo stato solido.
Si è aggiunto ultimamente il settore automotive, dove è
in aumento la richiesta della carica fast per le batterie
delle auto elettriche. Sono in fase di studio avanzato
e prototipale dispositivi con tensioni di lavoro fino a
1700V.
La tensione di soglia di entrambe le tipologie di diodi
si attesta su valori similari, poco minori di un 1V, ma
nei SiC la tensione in polarizzazione diretta Vf ha un
coefficiente di temperatura positivo e non causa così
fuga termica, anzi, ne favorisce la connessione di più
dispositivi in parallelo che realizzano lo sharing della
corrente automaticamente tra loro, riuscendo ad assi-
curare un funzionamento decisamente più stabile ri-
spetto ai comuni diodi Si.
I dispositivi di potenza realizzati in silicio che hanno
trovato maggiore diffusione per quanto riguarda le ap-
Fig. 2 – Reverse Recovery Current per due tipologie di diodi a una corrente diretta di 20A