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XIV
Power
POWER 13 -
APRILE 2017
La disponibilità sul mercato di nuovi materiali per la re-
alizzazione di prodotti elettronici innovativi comporta
la richiesta di più avanzate caratteristiche per i dispo-
sitivi di conversione e gestione della potenza in gioco.
In particolare, questi ultimi devono avere un suppor-
to a elevata conducibilità di corrente associato a basse
perdite e una tecnologia di packaging atta a distribuire
il calore nel substrato in modo ottimale. In molte appli-
cazioni viene preferito l’impiego di componenti in die
form per ridurre l’ingombro e migliorare ulteriormen-
te le prestazioni finali.
Fra le tecnologie sviluppate per affrontare efficacemente
le problematiche termiche e meccaniche dei circuiti di
potenza si può segnalare, ad esempio, quella a substrato
metallico isolato (IMS, Insulated Me-
tal Substrate) proposta da Neohm, in
cui la superficie del circuito di poten-
za viene incollata al substrato isolato,
che potrebbe essere un circuito stam-
pato di basso spessore su cui è possi-
bile effettuare il montaggio superfi-
ciale dei componenti, dei connettori
ed eventualmente il wire bonding di
componenti in die form.
Prima di passare a una breve rassegna
di alcune fra le più recenti novità di
prodotto è forse utile richiamare le
principali tipologie di questi dispositivi.
Tipologie di componenti discreti di potenza
Una classificazione dei prodotti elettronici di potenza
attualmente disponibili sul mercato li raggruppa in dio-
di, tiristori e raddrizzatori controllati.
I diodi vengono accesi o spenti con il controllo di un
circuito di potenza esterno e comprendono, a loro volta
diverse categorie di prodotti:
• diodi
Line Frequency
, caratterizzati solitamente da
una tensione di blocco inversa elevata (6 ÷ 7 kV) e da
alte correnti dirette (5 ÷ 6 kA), con piccole cadute in
conduzione;
• diodi
Fast Recovery
, che presentano valori minori per
la tensione di blocco inversa (inferiore al kV) e per la
corrente in conduzione (inferiori al kA), ma sono più
veloci;
• diodi
Schottky
, che presentano buona velocità e mini-
me cadute dirette (circa 0,3V), ma basse tensioni di bloc-
co inverse (100V) ed elevate correnti di perdita inversa.
I tiristori sono diodi controllati (SCR, Silicon Control-
led Rectifier), composti da tre giunzioni p-n. La loro
accensione è controllata dal segnale di comando di un
apposito terminale (gate). Nello stato inverso si com-
portano come diodi, mentre nel
caso di polarizzazione diretta il loro
comportamento possono condurre
solo se arriva un impulso in gate. Un
importante parametro è la corrente
di holding (ih), definita come la mi-
nima corrente diretta che mantiene
il tiristore in conduzione. Sotto tale
valore il componente si porta nella
condizione di blocco diretto. Per di-
sattivare un tiristore è necessario un
apposito circuito di spegnimento.
Il tiristore è un componente lento
e non può essere utilizzato con fre-
quenze superiori a 1 kHz.
Combinando due tiristori in configurazione antiparal-
lela si ottiene il TRIAC, un componente caratterizzato
da una caratteristica statica antisimmetrica che raggiun-
ge una tensione di blocco di 1.500V con una corrente
di 100A. Il TRIAC, che presenta – come i tiristori – un
basso limite per la frequenza di commutazione, è molto
usato nei variatori di tensione per illuminazione.
Per poter disattivare mediante un semplice segnale
esterno un componente di potenza controllato, oltre
Andrea Cattania
Componenti discreti
di potenza
Nell’attuale scenario di mercato i circuiti elettronici di potenza devono avere una
precisione sempre più elevata per garantire le prestazioni e le caratteristiche dei nuovi
prodotti che il costante miglioramento delle tecnologie consente di realizzare
Fig. 1
– L a serie di MOSFET di potenza da 800V
CoolMOS P7 di Infineon è particolarmente indi-
cata per applicazioni SMPS a bassa tensione