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Questo articolo analizza le problematiche associate alla gestione termica dei dispositivi di potenza WBG, illustrando i principali metodi utilizzabili dal progettista per affrontarle in maniera efficace POWER THERMAL MANAGEMENT stato di conduzione (RDS(ON)), velocità di commutazione più elevate e tensioni di rottura maggiori, consentendo di raggiungere densità di potenza superiori riducendo al contempo l’ingombro e il peso del dispositivo. Tuttavia, questi dispositivi generano anche molto più calore, ren- dendo necessarie tecniche efficienti di gestione termica. Le sfide della gestione termica dei dispositivi di potenza WBG I principali fattori chiave che il progettista deve tenere in considerazione per affrontare le sfide poste dalla gestio- ne termica di questi componenti sono i seguenti: • flusso di calore elevato: in virtù di proprietà elettri- che superiori, i dispositivi di potenza WBG generano un flusso di calore più elevato rispetto ai tradiziona- li dispositivi basati sul silicio. Pertanto, un’efficace dissipazione del calore è fondamentale per prevenire il degrado del dispositivo e garantire un funziona- mento affidabile nel tempo • compatibilità dei materiali: i dispositivi di potenza WBG spesso richiedono dei package realizzati con materiali diversi rispetto ai dispositivi basati sul sili- cio. Questi materiali devono presentare un’eccellente conduttività termica, una bassa resistenza termica e buone proprietà di isolamento elettrico per ottimiz- zare il trasferimento di calore e mantenere l’isola- mento elettrico • resistenza dell’interfaccia termica: l’interfaccia tra il dispositivo di potenza e il dissipatore di calore svolge un ruolo fondamentale nella gestione termica. Otte- nere un’interfaccia a bassa resistenza termica è diffi- cile a causa delle differenze esistenti tra i coefficienti di dilatazione termica e alla ruvidità superficiale tra il dispositivo e il dissipatore di calore • caratteristiche del dispositivo dipendenti dalla tem- peratura: le prestazioni e l’affidabilità dei dispositivi di potenza WBG dipendono fortemente dalla tem- peratura. Una gestione termica efficace è necessaria per mantenere la temperatura operativa del dispo- La gestione termica svolge un ruolo cruciale nel garanti- re le prestazioni e l’affidabilità dei dispositivi di poten- za wide bandgap (WBG). Poiché la domanda di densità di potenza ed efficienza sempre più elevate continua a crescere, la necessità di strategie efficaci di gestione ter- mica diventa essenziale. Questo articolo esplora le sfide associate alla gestione termica dei dispositivi di potenza WBG, proponendo i principali metodi utilizzabili dal pro- gettista per affrontarle. I dispositivi di potenza wide bandgap I dispositivi di potenza WBG, tipicamente basati su se- miconduttori come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), offrono numerosi vantaggi rispetto ai tradi- zionali dispositivi di potenza basati sul silicio. I disposi- tivi WBG offrono un valore inferiore di resistenza nello Gestione termica dei dispositivi di potenza wide bandgap Maurizio Di Paolo Emilio ELETTRONICA OGGI 521 - OTTOBRE 2024 47