Vantagens dos Mosfets de Carbeto de Silício

Os MOSFETs de carbeto de silício superam os transistores Si IGBT quando se trata de aplicações de alta tensão, como veículos de energia inteligente e maquinário industrial, oferecendo desempenho de potência superior em relação aos transistores IGBT em termos de desempenho de potência, dissipação de calor e faixa de temperatura. Além disso, sua confiabilidade também supera a dos IGBTs.

Quando a tensão positiva é aplicada ao portão, os buracos da superfície de silício do tipo p são atraídos pelo campo elétrico e deixam para trás uma região vazia chamada zona de depleção.

Alta tensão

Os MOSFETs de carbeto de silício apresentam altas classificações de tensão e têm um desempenho excepcional em vários projetos de circuitos eletrônicos devido a seus atributos de economia de energia e capacidade eficaz de dissipação de calor.

Eles apresentam menor resistência ON e operam em frequências mais altas do que os dispositivos de alimentação tradicionais baseados em silício - geralmente o gargalo dos sistemas modernos - proporcionando benefícios significativos em termos de redução do tamanho dos componentes e da eficiência do sistema.

Os dispositivos de energia SiC apresentam parâmetros elétricos superiores em comparação com os dispositivos de silício, incluindo RDSon mais baixo e desempenho em temperatura operacional, o que os torna adequados para aplicações exigentes, como inversores de tração, máquinas de solda, sistemas de energia renovável e estações de carregamento, data centers de TI, bem como ambientes robustos, como cabines de solda. Sua confiabilidade e vida útil superiores os tornam extremamente populares entre os engenheiros - esse fator, por si só, é responsável por sua crescente popularidade entre os engenheiros.

Corrente alta

Os MOSFETs de carbeto de silício permitem que os dispositivos de potência lidem com altas correntes de forma eficiente, o que é fundamental, pois isso permite frequências de comutação mais altas que reduzem os requisitos de componentes indutivos e capacitivos no projeto de circuitos de potência.

Os MOSFETs de SiC operam puxando a corrente entre seus terminais de fonte e dreno, o que é ativado pela aplicação de tensão positiva em suas portas; isso cria um campo elétrico que atrai elétrons da região p superior para um canal condutor, colocando-o no estado "ligado". Por outro lado, a aplicação de tensão zero ou negativa reverte esse efeito, interrompendo o fluxo de corrente e colocando o dispositivo novamente em seu estado "desligado".

Como os MOSFETs de SiC são dispositivos unipolares (envolvendo apenas elétrons que fluem através de regiões semicondutoras do tipo n para o fluxo de corrente), eles podem ser ligados em tensões dreno-fonte relativamente baixas com muito pouca resistência no estado, resultando em tempos de comutação mais rápidos.

Baixa resistência de ativação

Os mosfets de carbeto de silício são projetados para uso em ambientes adversos e são um excelente complemento para inversores de tração, acionamentos de motores, energia solar e sistemas de energia de reserva. Sua maior eficiência em comparação com os dispositivos de silício permite sistemas menores em uma área ocupada menor e, ao mesmo tempo, oferece maior potência do que os dispositivos de silício mais potentes.

Os MOSFETs de SiC podem atingir tensões de bloqueio muito mais altas do que os IGBTs (até 1.200 V), mas seu sinal dreno-fonte (VDS) deve ser cuidadosamente gerenciado em interruptores de lado alto para evitar uma sobretensão que poderia levar a um aquecimento Joule significativo e danificar o dispositivo. Portanto, medições precisas de validação usando um osciloscópio com sondas precisas e tempos mortos são necessárias para o gerenciamento adequado.

A Tektronix fornece uma série de ferramentas para validar o desempenho de semicondutores de potência, incluindo MOSFETs. Explore mais com nossa nova nota de aplicação - Medição Efetiva de Sinais MOSFET em Eletrônica de Potência SiC

Baixo vazamento

Os MOSFETs de carbeto de silício apresentam uma corrente de fuga menor do que seus equivalentes de silício, permitindo velocidades de comutação mais rápidas e minimizando as perdas gerais de energia em sistemas de energia.

Os MOSFETs de SiC são mais resistentes à fuga térmica do que os MOSFETs e IGBTs de potência de silício padrão, o que permite que operem com eficiência mesmo em temperaturas ambientes mais quentes, sem componentes de resfriamento adicionais. Isso faz com que os MOSFETs SiC sejam particularmente adequados para aplicações industriais e automotivas em que o posicionamento preciso de objetos ou o movimento do braço da ferramenta exigem um alto controle do servomotor para um posicionamento ou movimento preciso.

O portfólio de MOSFETs de carbeto de silício (SiC) de terceira geração da GeneSiC conta com pacotes de última geração e matriz nua, oferecendo classificações de 650 V a 6,5 kV, o que os torna adequados para topologias de comutação rígida e ressonante, acionando IGBTs de forma eficiente e levando a uma redução significativa de peso e tamanho.