Dispositivi di potenza GaN e applicazioni

Il libro “GaN power devices and applications” è una guida per progettisti che si occupano di dispositivi GaN scritto da Alex Lidow, fondatore e CEO di EPC, un’azienda che produce transistor di potenza GaN. Il libro è stato scritto con il contributo di una trentina di esperti di applicazioni di conversione di potenza.

Il libro è un valore aggiunto all’industria e a tutti i progettisti, e si sofferma efficacemente su tutti gli aspetti principali del GaN con particolare attenzione all’aspetto applicativo. Dopo una prima introduzione sulla sua importanza, sulle caratteristiche elettriche e sullo stato dell’arte del mercato applicativo, il libro si focalizza sull’affidabilità e sui fattori che lo rendono un componente così importante per il futuro dell’elettronica di potenza.

Le prestazioni dei sistemi di potenza sono aumentate grazie ai transistor GaN che, allo stesso tempo, permettono di ridurre i costi dei progetti. Con il GaN, i guasti avvengono con modalità e meccanismi diversi. Ma come valutarne la qualità e l’affidabilità? Questo è un punto fondamentale per ogni settore, e nel libro Lidow e i suoi collaboratori lo descrivono analizzando tutti i possibili test di stress e modelli per spiegare la fisica dei guasti all’interno del transistor GaN. L’industria GaN mira a dimostrare che le soluzioni GaN hanno almeno la stessa aspettativa di vita dei MOSFET al silicio e, idealmente, una vita più efficiente.

L’affidabilità dei transistor GaN comprende una profonda analisi delle modalità di guasto, una progettazione rigorosa e una serie di test di qualificazione e di durata. Tutto questo sforzo permette all’industria di offrire delle soluzioni robuste e affidabili per applicazioni automobilistiche, industriali e aerospaziali.

L’autore si concentra successivamente sulle principali applicazioni dei GaN, quali la conversione DC-DC, il lidar, il controllo motori e le soluzioni spaziali. I convertitori multilivello sono frequenti, e vengono esaminate le relative sfide della costruzione fisica degli alimentatori. I transistor di potenza GaN sono una scelta ideale a sostegno delle missioni spaziali estreme. La tecnologia garantisce ottime prestazioni in funzione delle radiazioni e l’immunità SEE (single-event effects).

Nel settore del controllo motori i dispositivi al silicio si stanno avvicinando ai loro limiti teorici e c’è un bisogno crescente di una maggiore densità di potenza. La rapida capacità di commutazione del GaN e l’assenza di correnti di “reverse recovery” aiuta a rimuovere il relativo tempo morto e ad aumentare la frequenza PWM, per offrire un comportamento del motore più silenzioso ma soprattutto con una maggiore efficienza. Nel libro viene preso in considerazione l’inverter a due livelli e concetti basilari sui motori. In particolare vengono messi in risalto i limiti del silicio e come il GaN può offrire vantaggi nel design.

LiDAR è una tecnica che rappresenta la base per la guida autonoma e permette di misurare la distanza tra gli oggetti, utilizzando laser pulsati, e attraverso le informazioni acquisite, si può ottenere un’immagine 3D dello spazio circostante. La tecnologia LiDAR offre alta precisione, una copertura ad ampio raggio e un supporto digitale completo per la raccolta dei dati. Le soluzioni GaN si dimostrano adatti come elemento driver per la commutazione laser, pilotando impulsi ad alta corrente ed estremamente brevi. Le larghezze d’impulso brevi forniscono una risoluzione più alta e un’elevata corrente d’impulso permette ai sistemi LiDAR di raggiungere distanze importanti. Quando non viene pulsato, il dispositivo GaN nello stato OFF è esposto a un certo bias di drain. Questa condizione è particolarmente significativa ed importante e richiede un’attenta analisi.

La lista di soluzioni di sviluppo alla fine del libro lo rende completo. Oltre alla teoria e aspetti di progettazione, l’autore mette a disposizione soluzione pratiche per cominciare sin da subito a divertirsi con il GaN.

Il libro GaN power devices and applications è disponibile al seguente link  per l’acquisto.

 

Contenuti correlati

• 
  CGD collabora con IFPEN per la tecnologia GaN

  Cambridge GaN Devices (CGD) ed Energies nouvelles (IFPEN) hanno sviluppato un demo che evidenzia il vantaggi delle soluzioni GaN da 650 V CGD ICeGaN in un inverter da 800 V CC multilivello. La demo è caratterizzata da...
• 
  Innoscience amplia la gamma di dispositivi GaN

  Innoscience Technology ha aggiunto alla sua offerta due nuovi dispositivi con tecnologia GaN da 100V per il mercato automotive. I dispositivi sono siglati rispettivamente INN100W135A-Q (RDS(on),max = 13,5 mΩ) e INN100W800A-Q (RDS(on),max = 80 mΩ) e sono...
• 
  Usare dispositivi GaN per ridurre le dimensioni degli alimentatori c.a./c.c. medicali esterni  

  Oltre a soddisfare i severi standard in vigore nel settore medicale, gli alimentatori c.a./c.c. di XP Power utilizzano dispositivi GaN che permettono di dimezzare le dimensioni rispetto ad analoghi prodotti basati sui classici dispositivi in silicio Leggi...
• 
  Il GaN nella progettazione di alimentatori: vantaggi e sfide

  I transistor GaN aprono la strada allo sviluppo di progetti di alimentatori caratterizzati da efficienze più elevate, densità di potenza maggiori e fattori di forma più ridotti Leggi l’articolo completo su EO Power 35
• 
  I dispositivi GaN di Innoscience a PCIM 2024

  Innoscience Technology parteciperà a PCIM 2024, il principale evento europeo dedicato all’elettronica di potenza, presentando una gamma completa di attività e soluzioni basate sul GaN. Presso lo standa sarà infatti possibile vedere la sua gamma di dispositivi...
• 
  Vincotech a PCIM 2024

  Vincotech torna a PCIM con le sue più recenti tecnologie e innovazioni, tra cui quelle basate su GaN e molti altri prodotti per il controllo del movimento, energie rinnovabili e alimentazione. A questa edizione della manifestazione sarà...
• 
  EPC: un progetto di riferimento per amplificatori audio di classe D

  EPC9192 è la sigla di un progetto di riferimento di EPC per la realizzazione di amplificatori audio di classe D particolarmente potenti, compatti ed efficienti. Le alte prestazioni sono legate a un design modulare, che facilita la...
• 
  Analog Devices: un nuovo driver per il controllo dei FET GaN

  LT8418 è un nuovo driver GaN half-bridge da 100 V di Analog Devices progettato per semplificare l’implementazione dei FET GaN. Questo componente può essere configurato in topologie sincrone half-bridge e full-bridge, oppure in topologie buck, boost e...
• 
  Nuove gamme di dispositivi GaN da Texas Instruments

  Texas Instruments (TI) ha presentato due nuove gamme di dispositivi di conversione di potenza che consentono di ottenere maggiori densità di potenza. I nuovi stadi di potenza integrati al nitruro di gallio (GaN) da 100 V di...
• 
  Ottimizzazione di inverter basati su dispositivi in GaN per il pilotaggio di motori BLDC

  Grazie alle superiori prestazioni di commutazione dei dispositivi in GaN, gli inverter che li utilizzano possono essere ottimizzati riducendo il numero di componenti, diminuendo così il volume complessivo dell’inverter rispetto a quelli basati su MOSFET a bassa...