Ventajas de los Mosfets de carburo de silicio

Los MOSFET de carburo de silicio superan a los transistores IGBT de Si cuando se trata de aplicaciones de alta tensión como vehículos de energía inteligente y maquinaria industrial, ofreciendo un rendimiento superior al de los transistores IGBT en términos de potencia, disipación térmica y rango de temperaturas. Además, su fiabilidad también supera a la de los IGBT.

En la puerta, cuando se aplica una tensión positiva a la superficie de silicio tipo p, los huecos son atraídos por su campo eléctrico y dejan tras de sí una región vacía denominada zona de agotamiento.

Alta tensión

Los MOSFET de carburo de silicio se caracterizan por sus elevados valores nominales de tensión y su excepcional rendimiento en diversos diseños de circuitos electrónicos gracias a sus atributos de ahorro de energía y su eficaz capacidad de disipación térmica.

Presentan menor resistencia en ON y funcionan a frecuencias más altas que los dispositivos de alimentación tradicionales basados en silicio -a menudo el cuello de botella de los sistemas modernos-, lo que aporta importantes ventajas en términos de reducción del tamaño de los componentes y eficiencia del sistema.

Los dispositivos de potencia de SiC presentan unos parámetros eléctricos superiores a los de los dispositivos de silicio, incluida una RDSon más baja y un mejor rendimiento a temperaturas de funcionamiento, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes como inversores de tracción, máquinas de soldar, sistemas de energías renovables y estaciones de carga, centros de datos de TI, así como entornos difíciles como cabinas de soldadura. Su fiabilidad y vida útil superiores los hacen muy populares entre los ingenieros; sólo este factor explica su creciente popularidad entre los ingenieros.

Alta corriente

Los MOSFET de carburo de silicio permiten a los dispositivos de potencia manejar altas corrientes de forma eficiente, lo que resulta crucial ya que esto permite frecuencias de conmutación más altas que reducen los requisitos de componentes inductivos y capacitivos en el diseño de circuitos de potencia.

Los MOSFET de SiC funcionan conduciendo corriente entre sus terminales de fuente y drenaje, lo que se activa aplicando una tensión positiva a sus puertas; esto crea un campo eléctrico que atrae electrones de su región p superior a un canal conductor, colocándolo en su estado "encendido". A la inversa, la aplicación de una tensión cero o negativa invierte este efecto, deteniendo el flujo de corriente y devolviendo el dispositivo a su estado "apagado".

Como los MOSFET de SiC son dispositivos unipolares (en los que sólo fluyen electrones a través de las regiones semiconductoras de tipo n para que circule la corriente), pueden encenderse a tensiones de drenaje-fuente relativamente bajas con muy poca resistencia en estado encendido, lo que se traduce en tiempos de conmutación más rápidos.

Baja resistencia a la conexión

Los mosfets de carburo de silicio están diseñados para su uso en entornos adversos y constituyen un excelente complemento para inversores de tracción, accionamientos de motores, energía solar y sistemas de energía de reserva. Su mayor eficiencia en comparación con los dispositivos de silicio permite crear sistemas más pequeños en un espacio más reducido, al tiempo que ofrecen mayor potencia que los dispositivos de silicio más potentes por sí solos.

Los MOSFET de SiC pueden alcanzar tensiones de bloqueo mucho más altas que los IGBT (hasta 1200 V), pero su señal de drenaje a fuente (VDS) debe gestionarse cuidadosamente en los interruptores de lado alto para evitar una sobretensión que podría provocar un calentamiento Joule significativo y dañar el dispositivo. Por lo tanto, es necesario realizar mediciones de validación precisas utilizando un osciloscopio con sondas y tiempos muertos precisos para una gestión adecuada.

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Baja fuga

Los MOSFET de carburo de silicio presentan una corriente de fuga menor que sus homólogos de silicio, lo que permite velocidades de conmutación más rápidas y minimiza las pérdidas generales de energía en los sistemas de potencia.

Los MOSFET de SiC son más resistentes al desbordamiento térmico que los MOSFET de potencia e IGBT de silicio estándar, lo que les permite funcionar eficazmente incluso a temperaturas ambiente más cálidas sin componentes de refrigeración adicionales. Esto hace que los MOSFET de SiC sean especialmente adecuados para aplicaciones industriales y de automoción en las que el posicionamiento preciso de objetos o el movimiento del brazo de la herramienta requieren un alto control del servomotor para un posicionamiento o movimiento exactos.

La cartera de MOSFET de carburo de silicio (SiC) de tercera generación de GeneSiC cuenta con encapsulados y matrices desnudas de última generación, que ofrecen valores nominales de 650 V a 6,5 kV, lo que los hace adecuados para topologías de conmutación dura y resonante, impulsando los IGBT de forma eficiente y dando lugar a una reducción significativa del peso y el tamaño.