I MOSFET al carburo di silicio superano i transistor Si IGBT quando si tratta di applicazioni ad alta tensione come i veicoli energetici intelligenti e i macchinari industriali, offrendo prestazioni superiori rispetto ai transistor IGBT in termini di potenza, dissipazione del calore e intervallo di temperatura. Inoltre, la loro affidabilità supera quella degli IGBT.
Quando si applica una tensione positiva alla superficie del silicio di tipo p, i fori vengono attratti dal campo elettrico e lasciano una regione vuota chiamata zona di deplezione.
Alta tensione
I MOSFET al carburo di silicio sono caratterizzati da valori di tensione elevati e offrono prestazioni eccezionali in vari progetti di circuiti elettronici grazie alle loro caratteristiche di risparmio energetico e all'efficace capacità di dissipazione del calore.
Sono caratterizzati da una minore resistenza di accensione e funzionano a frequenze più elevate rispetto ai tradizionali dispositivi di potenza basati sul silicio - spesso il collo di bottiglia dei sistemi moderni - offrendo vantaggi significativi in termini di riduzione delle dimensioni dei componenti e di efficienza del sistema.
I dispositivi di potenza SiC vantano parametri elettrici superiori rispetto a quelli dei dispositivi al silicio, tra cui una minore RDSon e prestazioni alla temperatura di esercizio, che li rendono adatti ad applicazioni impegnative come inverter di trazione, saldatrici, sistemi di energia rinnovabile e stazioni di ricarica, centri dati IT e ambienti difficili come le cabine di saldatura. L'affidabilità e la durata di vita superiori li rendono estremamente popolari tra gli ingegneri: questo fattore da solo spiega la loro crescente popolarità tra gli ingegneri.
Corrente elevata
I MOSFET al carburo di silicio consentono ai dispositivi di potenza di gestire in modo efficiente correnti elevate, il che è fondamentale perché permette di ottenere frequenze di commutazione più elevate che riducono i requisiti dei componenti induttivi e capacitivi nella progettazione dei circuiti di potenza.
I MOSFET SiC funzionano con un passaggio di corrente tra i terminali di source e drain, che viene attivato applicando una tensione positiva ai loro gate; ciò crea un campo elettrico che attira gli elettroni dalla regione p superiore in un canale conduttivo, ponendo il dispositivo nello stato "on". Al contrario, l'applicazione di una tensione nulla o negativa inverte questo effetto, interrompendo il flusso di corrente e riportando il dispositivo allo stato "off".
Poiché i MOSFET SiC sono dispositivi unipolari (che comportano solo il passaggio di elettroni attraverso le regioni del semiconduttore di tipo n per il flusso di corrente), possono essere attivati con tensioni drain-source relativamente basse e con una resistenza on-state molto ridotta, con conseguenti tempi di commutazione più rapidi.
Bassa resistenza di accensione
I mosfet al carburo di silicio sono progettati per l'uso in ambienti difficili e sono un'eccellente aggiunta agli inverter di trazione, agli azionamenti dei motori, all'energia solare e ai sistemi di alimentazione di backup. La loro maggiore efficienza rispetto ai dispositivi al silicio consente di realizzare sistemi più piccoli con un ingombro ridotto, offrendo al contempo una maggiore potenza rispetto ai soli dispositivi al silicio più potenti.
I MOSFET SiC possono raggiungere tensioni di blocco molto più elevate rispetto agli IGBT (fino a 1200 V), tuttavia il loro segnale drain-to-source (VDS) deve essere gestito con attenzione sugli interruttori high side per evitare una sovratensione che potrebbe portare a un significativo riscaldamento Joule e al danneggiamento del dispositivo. Pertanto, per una corretta gestione, è necessario effettuare misure di convalida accurate utilizzando un oscilloscopio con sonde e tempi morti precisi.
Tektronix offre una serie di strumenti per convalidare le prestazioni dei semiconduttori di potenza, compresi i MOSFET. Per saperne di più, consultate la nostra nuova nota applicativa - Misurazione efficace dei segnali dei MOSFET nell'elettronica di potenza SiC.
Bassa dispersione
I MOSFET al carburo di silicio sono caratterizzati da una corrente di dispersione inferiore rispetto alle loro controparti al silicio, consentendo velocità di commutazione più elevate e riducendo al minimo le perdite complessive di energia nei sistemi di alimentazione.
I MOSFET SiC sono più resistenti al thermal runaway rispetto ai MOSFET di potenza e agli IGBT standard in silicio, consentendo loro di funzionare efficacemente anche a temperature ambientali più elevate senza componenti di raffreddamento aggiuntivi. Ciò rende i MOSFET SiC particolarmente adatti alle applicazioni industriali e automobilistiche in cui il posizionamento preciso di un oggetto o il movimento del braccio di un utensile richiedono un elevato controllo del servomotore per un posizionamento o un movimento accurato.
La gamma di MOSFET in carburo di silicio (SiC) di terza generazione di GeneSiC vanta pacchetti e die nudi all'avanguardia, che offrono valori nominali da 650 V a 6,5 kV, rendendoli adatti a topologie di commutazione rigide e risonanti, pilotando in modo efficiente gli IGBT e portando a una significativa riduzione di peso e dimensioni.