Vantagens dos Mosfets de Carboneto de Silício

Os MOSFETs de carboneto de silício superam os transístores Si IGBT no que diz respeito a aplicações de alta tensão, como veículos de energia inteligente e maquinaria industrial, oferecendo um desempenho de potência superior aos transístores IGBT em termos de desempenho de potência, dissipação de calor e gama de temperaturas. Além disso, a sua fiabilidade também excede a dos IGBT.

Quando se aplica uma tensão positiva à superfície do silício do tipo p, os buracos são atraídos pelo campo elétrico e deixam para trás uma região vazia chamada zona de depleção.

Alta tensão

Os MOSFETs de carboneto de silício apresentam classificações de alta tensão e têm um desempenho excecional em vários projectos de circuitos electrónicos devido aos seus atributos de poupança de energia e capacidades eficazes de dissipação de calor.

Apresentam uma resistência ON mais baixa e funcionam a frequências mais elevadas do que os dispositivos de alimentação tradicionais baseados em silício - frequentemente o ponto de estrangulamento dos sistemas modernos - proporcionando vantagens significativas em termos de redução do tamanho dos componentes e da eficiência do sistema.

Os dispositivos de potência SiC apresentam parâmetros eléctricos superiores aos dos dispositivos de silício, incluindo um RDSon mais baixo e um desempenho à temperatura de funcionamento, o que os torna adequados para aplicações exigentes, como inversores de tração, máquinas de soldar, sistemas de energia renovável e estações de carregamento, centros de dados de TI, bem como ambientes robustos, como cabinas de soldadura. A sua fiabilidade e vida útil superiores tornam-nos extremamente populares entre os engenheiros - só este fator explica a sua crescente popularidade entre os engenheiros.

Corrente elevada

Os MOSFETs de carboneto de silício permitem que os dispositivos de potência lidem eficazmente com correntes elevadas, o que é crucial, uma vez que permite frequências de comutação mais elevadas que reduzem os requisitos de componentes indutivos e capacitivos na conceção de circuitos de potência.

Os MOSFET SiC funcionam através da passagem de corrente entre os seus terminais de fonte e de dreno, o que é possível aplicando uma tensão positiva às suas portas; isto cria um campo elétrico que atrai electrões da sua região p superior para um canal condutor, colocando-o no seu estado “ligado”. Inversamente, a aplicação de uma tensão nula ou negativa inverte este efeito, interrompendo o fluxo de corrente e colocando o dispositivo novamente no estado “desligado”.

Uma vez que os MOSFET de SiC são dispositivos unipolares (envolvendo apenas o fluxo de electrões através de regiões semicondutoras de tipo n para o fluxo de corrente), podem ser ligados a tensões dreno-fonte relativamente baixas com muito pouca resistência no estado ligado, o que resulta em tempos de comutação mais rápidos.

Baixa resistência de ligação

Os mosfets de carboneto de silício foram concebidos para utilização em ambientes agressivos e são um excelente complemento para inversores de tração, accionamentos de motores, energia solar e sistemas de energia de reserva. A sua maior eficiência em comparação com os dispositivos de silício permite sistemas mais pequenos numa área de implantação mais pequena, oferecendo simultaneamente uma maior potência do que os dispositivos de silício mais potentes.

Os MOSFET SiC podem atingir tensões de bloqueio muito mais elevadas do que os IGBT (até 1200V), mas o seu sinal dreno-fonte (VDS) tem de ser cuidadosamente gerido nos comutadores do lado de alta tensão, a fim de evitar uma sobretensão que poderia conduzir a um aquecimento Joule significativo e danificar o dispositivo. Por conseguinte, são necessárias medições de validação precisas utilizando um osciloscópio com sondas precisas e tempos mortos para uma gestão adequada.

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Baixa fuga

Os MOSFET de carboneto de silício apresentam uma corrente de fuga inferior à dos seus homólogos de silício, permitindo velocidades de comutação mais rápidas e minimizando as perdas globais de energia nos sistemas de alimentação.

Os MOSFETs SiC são mais resistentes à fuga térmica do que os MOSFETs de potência e IGBTs de silício normais, o que lhes permite funcionar eficazmente mesmo a temperaturas ambiente mais elevadas sem componentes de arrefecimento adicionais. Isto torna os MOSFET SiC particularmente adequados para aplicações industriais e automóveis em que o posicionamento preciso de objectos ou o movimento do braço da ferramenta requerem um elevado controlo do servomotor para um posicionamento ou movimento precisos.

A carteira de MOSFETs de terceira geração em carboneto de silício (SiC) da GeneSiC apresenta pacotes de última geração e matrizes nuas, oferecendo classificações de 650 V a 6,5 kV, tornando-os adequados para topologias de comutação rígidas e ressonantes, conduzindo IGBTs de forma eficiente e levando a uma redução significativa de peso e tamanho.