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EON
EWS
n
.
608
-
MAGGIO
2017
8
Il ruolo delle
tecnologie SiC e GaN
I Mosfet di potenza in silicio
hanno subito notevoli evolu-
zioni tecnologiche negli ul-
timi 20 anni. Le innovazioni
apportate – dalla struttura
planare a quella a trincea
(trench) all’attuale super-
giunzione – hanno permesso
di ridurre progressivamente
dimensioni e costi dei dispo-
sitivi Mosfet. Attualmente,
N
el 2016 il mercato dei Mo-
sfet di potenza in silicio ha
mostrato segni di recupero,
superando le prestazioni fat-
te registrare nel 2014, grazie
soprattutto al buon anda-
mento delle vendite fatto re-
gistrare nei settori industriale
e automotive. L’esigenza di
dispositivi elettronici sempre
più efficienti contribuirà alla
crescita di questo comparto
nei prossimi anni: secondo
le più recenti stime di
Yole
Développement
, l’aumento
nel periodo 2016-2022 sarà
pari al 3,4% su base annua
ed entro il 2022 questo setto-
re genererà volumi di vendita
pari a 7,5 miliardi di dollari.
Per quanto concerne i seg-
menti applicativi, le vendite di
Mosfet di potenza nel settore
automotive hanno superato lo
scorso anno quelle dei settori
dei sistemi di elaborazione e
memorizzazione, e rappre-
sentano ora più del 20% del
totale mercato. Grazie al con-
tinuo aumento del numero di
veicoli elettrici previsto per i
prossimi anni, il tasso di au-
mento dei Mosfet per applica-
zioni automotive sarà pari al
5,1% su base annua, sempre
nel periodo compreso tra il
2016 e il 2022. D’altra par-
te, i Mosfet di potenza sono
sempre più utilizzati in ambi-
to automotive in tutte quelle
applicazioni che richiedono
basse perdite di conduzione
ed elevata velocità di com-
mutazione, come ad esem-
pio sistemi di frenatura e per
la gestione del motore. Oltre
che nei settori tradizionali –
automotive, computing & sto-
rage e industriale – i Mosfet
di potenza sono ampiamenti
utilizzati in differenti merca-
ti tra cui dispositivi portatili e
wireless, appliance per uso
domestico, medicale solo per
citarne alcuni.
Riparte il mercato
dei
Mosfet di potenza
Nonostante la progressiva diffusione dei
dispositivi SiC e GaN, il futuro dei Mosfet
di potenza in silicio appare decisamente
promettente
A
LESSANDRO
N
OBILE
Fig. 1 – Mercato
totale dei Mosfet
di potenza (com-
presi i moduli) sud-
diviso per tipologia
di applicazioni
(Fonte: Yole Développe-
ment – April 2017)
Fig. 2 – Trend
di sviluppo dei
Mosfet e dei
dispositivi Wbg
(Wide Band Gap)
Come scegliere il Mosfet più adatto
Toshiba
ha di recente pubblicato un white paper dal titolo: “How to select the right
Power Mosfet” che rappresenta un’utile guida per la scelta del Mosfet più adatto per la
particolare applicazione considerata. Le caratteristiche peculiari di questi dispositivi li
rendono preferibili rispetto ad altri circuiti integrati di potenza (come i BJT) per quanto
riguarda le proprietà di commutazione. Oltre a permettere l’adozione di velocità di
commutazione più elevate, i Mosfet hanno bisogno di circuiti di pilotaggio meno com-
plessi, offrono una migliore risposta in frequenza, un’elevata impedenza di ingresso,
un maggior guadagno di corrente e una migliore stabilità termica. Il mercato offre un
ampio catalogo di prodotti tra cui scegliere, che sono disponibili tramite numerosi
distributori. Pertanto, una maggiore consapevolezza sulle diverse caratteristiche dei
Mosfet è di sicuro aiuto per orientarsi nella scelta. Innanzitutto, si dovrebbe tenere
conto della resistenza di conduzione (ON) del Mosfet, in quanto è la principale fonte
di perdita di potenza statica. C’è una domanda sempre maggiore di elettrodomestici
e autoveicoli energeticamente più efficienti, così come tutti
noi desideriamo batterie che durino di più nei dispositivi por-
tatili. L’importanza della resistenza di conduzione continua
quindi ad aumentare. Di conseguenza, è indispensabile che i
progettisti abbiano una comprensione molto chiara di come
ciò influenzerà il sistema in cui verrà utilizzato il Mosfet. Al-
tri parametri elettrici importanti comprendono la tensione di
soglia, la corrente nominale, la carica di gate e la tensione di rottura. I valori di questi
parametri dipenderanno direttamente dalla topologia Mosfet utilizzata e dalla tecnolo-
gia di processo a semiconduttore con cui verrà fabbricato il dispositivo. È quindi impor-
tante saper attribuire i giusti meriti alle giuste cause. Inoltre, essendo i Mosfet soggetti
a diversi tipi di perdite di potenza (che generano calore), è necessario integrarli con
idonei sistemi di gestione termica.
Fig. 3 – Infineon è l’azienda leader a livello mondiale nel settore dei
Mosfet e detiene una quota rilevante in numerosi segmenti applicativi
(Fonte: Power MOSFET 2017: Market and Technology Trends, April 2017, Yole Développement)
M
ERCATI