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- ELETTRONICA OGGI 436 - MAGGIO 2014
TECH INSIGHT
SiC
P
er le funzioni di conversione dell’energia, i semicondut-
tori con tecnologia SiC (Carburo di Silicio) offrono diversi
vantaggi, soprattutto in termini di performance, rispetto ai
componenti tradizionali. Per esempio, sostituendo i diodi al
silicio nei convertitori DC/DC utilizzati per gli alimentatori, uti-
lizzando componenti SiC si possono ottenere valori di power
density maggiori di oltre tre volte, così come è possibile ridur-
re il numero delle fasi semplificando il progetto e aumentando
l’affidabilità.
Sul versante dei componenti, tra i diversi produttori di com-
ponenti che implementano questa tecnologia c’è Cree e i suoi
MOSFET SiC e i diodi Schottky sono utilizzati già tempo per ap-
plicazioni nei settori degli inverter fotovoltaici, caricabatterie,
e UPS, ma offrono anche interessanti opportunità ai produttori
del segmento HEV/EV di differenziare i loro prodotti grazie ad
alcune caratteristiche particolarmente interessanti come per
esempio l’elevata efficienza, la power density ottenibile e i pa-
rametri di conduttività termica.
Tra i miglioramenti ottenibili dalla tecnologia SiC di Cree per
i sistemi di gestione della ricarica e dell’energia degli HEV/
EV, oltre all’efficienza, ci sono anche diversi vantaggi sul ver-
sante delle dimensioni e del peso dei veicoli, soprattutto nella
parte dedicata al sistema di controllo dell’alimentazione che
tende a essere sempre più ingombrante e a sottrarre spazio
ai passeggeri. I miglioramenti delle caratteristiche termiche, la
riduzione del numero di componenti e delle loro dimensioni,
ottenibile dall’impiego della tecnologia SiC, permette infatti di
realizzare sistemi con dimensioni minori come nel caso del
prototipo di motore annunciato da Mitsubishi che integra l’in-
verter realizzato con componenti SiC.
Un esempio di applicazione dei MOSFET SiC C2M e i diodi
Schottky (SBD) a 1200V e 1700V di Cree è quello implementa-
to da Shinry Technologies, azienda focalizzata su applicazio-
ni ad alta efficienza energetica nei trasporti e illuminazione.
Utilizzando la famiglia di SiC MOSFET C2M di Cree a 1200V
l’azienda infatti ha dichiarato di aver ottenuto per il conver-
titore 3-10 kW DC/DC per applicazioni HEV/HE un’efficienza
del 96%, una riduzione del 60% delle perdite nella potenza di
picco e una riduzione del 25% per le dimensioni del prodotto.
Analogamente, un team di Global Power Electronics ha re-
centemente realizzato uno studio in cui sulla sostituzione dei
tradizionali diodi PiN in un convertitore buck-boost per un
caricatore da 6,6 kW con SBD basati su tecnologia SiC per
realizzare un modulo booster ibrido IGBT/SBD.
I risultati indicano un incremento dell’efficienza di circa il 2%
rispetto ai moduli completamente in silicio, con una efficienza
di conversione massima rilevata del 96,4%. Un altro elemento
interessante di questa sperimentazione è che è stata rilevata
l’indipendenza delle perdite di switching dalle temperature di
esercizio.
L’offerta di Cree comprende una gamma completa di diodi
Schottky SiC con tensioni da 600V a 1700V e MPS (Merged
PiN Structure) che permettono di resistere anche a scariche
particolarmente intense. I diodi Cree C4D10120A 10A a 1200V
con MPS possono sopportare infatti scariche di 700A a una
temperatura di 25 gradi con impulsi di 10 microsecondi.
Q
I vantaggi dei SiC
per i veicoli elettrici
Francesco Ferrari
Rispetto ai tradizionali componenti
in silicio, quelli con tecnologia SiC
permettono di avere migliori performance
e dimensioni inferiori, due elementi
particolarmente apprezzabili nel settore
dei veicoli elettrici (HEV/EV)
Il nuovo MOSFET C2M SiC di seconda generazione di Cree da 1700V con
RDS(on) di 1 Ohm ospitato in package TO247
