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POWER WIDE BAND GAP L’elettronica di potenza si evolve di giorno in giorno e le tecnologie dei semiconduttori ad ampio gap di banda stanno diventando sempre più popolari. Grazie alle alte temperature operative e alle tensioni e frequenze di commutazione più elevate, essi stanno sostituendo, in pratica, tutte le vecchie soluzioni al silicio. I semiconduttori Wide Bandgap (WBG) costituiscono senz’altro una vera rivoluzione per l’elettronica del futuro. I più importanti di essi, come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), stanno rivoluzionando il mondo dell’elettronica grazie alle loro eccezionali proprietà rispetto ai tradizionali semiconduttori basati su silicio I semiconduttori WBG stanno diffondendosi rapidamen- te in tutto il mercato dell’elettronica fino a ora occupato dal silicio. Il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN) rientrano nella categoria di semiconduttori Wide Band Gap (WBG) e offrono una serie di vantaggi rispetto ai semiconduttori tradizionali in silicio, ma quest’ultimo ha, ormai, raggiunto i suoi limiti di prestazioni. Essi sono caratterizzati da una differenza tra la banda di valenza e quella di conduzione particolarmente ampia. Il gap di tale banda è, all’incirca tre volte superiore a quello del silicio e questo consente di raggiungere temperature di lavoro più alte, assieme a tensioni di gestione anch’es- se più elevate. Uno dei grandi vantaggi dei MOSFET SiC e GaN è rappresentato dal basso valore della resistenza tra i canali source e drain, quando il componente è in fase di conduzione. Tale parametro è definito come Rds(ON) ed è uno dei primi valori che il progettista deve osservare nei datasheet. Tale valore, specialmente per i dispositivi a SiC, può essere inferiore anche di mille volte rispetto a un componente al silicio. I nuovi materiali semiconduttori WBG rappresentano, dunque, un netto miglioramento rispetto alle tecnologie esistenti e i vantaggi riguardano le minori perdite di potenza, la maggiore robustezza alle alte temperature e la possibilità di lavorare a frequenze di commutazione e tensioni operative nettamente maggio- ri. Entrambi i nuovi semiconduttori trovano applicazione specialmente nell’elettronica di potenza. Generalmente Il GaN è più veloce del SiC, consentendo velocità di com- mutazione più elevate. Il SiC offre tensioni di rottura più alte e i prezzi sono leggermente più bassi. Inoltre essi sono distribuiti in package molto comuni come, ad esem- pio, TO-220, consentendo una semplice e rapida sostitu- zione nei progetti già esistenti. Come si vede dalla figura 1 i semiconduttori, in senso generale, sono materiali che hanno una conduttività elettrica intermedia tra quella dei conduttori e quella degli isolanti. Tale conduttività può essere regolata applicando un campo elettrico a un determinato contatto del componente. Il carburo di sili- cio è uno dei semiconduttori WBG più promettenti e offre Semiconduttori WBG: uno sguardo in profondità Maurizio Di Paolo Emilio ELETTRONICA OGGI 524 - MARZO 2025 60