EON_608

EON

EWS

608

MAGGIO

2017

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,

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

LESSANDRO

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)

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