ANALOG/MIXED SIGNAL
TRANSISTOR
tore rispetto al canale di transito e la resistenza fra questo
canale di conduzione e il substrato che lo avvolge. Per
valori di tensione tipici a dominare sono le componenti
funzionali che dipendono dalla mobilità elettronica del
semiconduttore in base, ma all’aumentare della tensione
crescono di importanza le componenti strutturali che
misurano quanta energia può disperdersi fra i materiali
del dispositivo senza partecipare alla commutazione del
canale di conduzione e perciò dipendono dalla robustezza
di tutti i materiali che si trovano attorno alla base. Questo
significa che nel funzionamento ad alta potenza talvolta
può essere saggio preferire i materiali più robusti piutto-
sto di quelli più veloci.
Oggi le tecnologie di fabbricazione dei transistor in GaN
e in SiC sono giunte a processi produttivi relativamente
maturi tanto da potersi considerare compe-
titivi nei costi rispetto al silicio. Il nitruro di
gallio ha il doppio vantaggio di poter cresce-
re epitassialmente sui substrati di silicio e di
essere già impiegato in grandi quantità nella
produzione dei diodi laser con emissione nel
blu. Per contro, il carburo di silicio è formato
da un reticolo duro quasi come il diamante e
perciò necessita di processi di deposizione
chimica da vapore (CVD) ad alta tempera-
tura sensibilmente più costosi in fabbrica,
anche se poi la superiore robustezza ter-
mica risultante ne fa il materiale ideale per
le applicazioni estreme, insostituibile nello
spazio. Un altro svantaggio dei primi mosfet
GaN di potenza era l’alimentazione con vol-
taggio negativo che ha portato allo sviluppo
degli eGaN, o enhancement-mode GaN, composti da un
mosfet e da un FET integrati in configurazione cascode
in modo tale da poter cambiare il segno alla tensione di
comando e applicare da +3 a +5 Volt per ottenere una
forte erogazione di corrente pur continuando a utilizzare
gli stessi processi di fabbricazione tipici dei dispositivi
in silicio. Secondo molti analisti questo è stato un buon
motivo a favore dei transistor in GaN e lo è certamente
per le tensioni attorno a qualche centinaio di Volt, ma non
lo è per gli inverter di grande potenza per la EPC, Efficient
Power Conversion, tipica delle centrali per la produzione
dell’energia dove si parla di kVolt e con questi voltaggi
per ora può ancora essere competitivo il SiC nonostante i
maggiori costi di fabbricazione.
Fig. 2 – I transistor in nitruro di gallio di GaN Systems hanno resistenza specifica di 3 mΩ/
cm
2
e velocità di commutazione di 30 V/ns
