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Applicazione del SiC nell'industria dei dispositivi di potenza

Rispetto ai dispositivi al silicio, i dispositivi di alimentazione al carburo di silicio (SiC) possono ottenere efficacemente alta efficienza, miniaturizzazione e leggerezza dei sistemi elettronici di potenza.La perdita di energia dei dispositivi di alimentazione SiC è solo il 50% dei dispositivi Si e la generazione di calore è solo il 50% dei dispositivi al silicio, il SiC ha anche una densità di corrente maggiore.A parità di potenza, il volume dei moduli di potenza SiC è significativamente inferiore a quello dei moduli di potenza in silicio.Prendendo come esempio il modulo di potenza intelligente IPM, utilizzando dispositivi di potenza SiC, il volume del modulo può essere ridotto da 1/3 a 2/3 dei moduli di potenza in silicio.

Esistono tre tipi di diodi di potenza SiC: diodi Schottky (SBD), diodi PIN e diodi Schottky a barriera di giunzione (JBS).A causa della barriera Schottky, SBD ha un'altezza della barriera di giunzione inferiore, quindi SBD ha il vantaggio di una bassa tensione diretta.L'emergere di SiC SBD ha ampliato il campo di applicazione di SBD da 250V a 1200V.Inoltre, le sue caratteristiche ad alta temperatura sono buone, la corrente di dispersione inversa non aumenta dalla temperatura ambiente a 175 ° C. Nel campo di applicazione dei raddrizzatori superiori a 3kV, i diodi SiC PiN e SiC JBS hanno ricevuto molta attenzione a causa della loro maggiore tensione di rottura , maggiore velocità di commutazione, dimensioni ridotte e peso più leggero rispetto ai raddrizzatori al silicio.

I dispositivi MOSFET di potenza SiC hanno una resistenza del gate ideale, prestazioni di commutazione ad alta velocità, bassa resistenza all'accensione ed elevata stabilità.È il dispositivo preferito nel campo dei dispositivi di potenza sotto i 300V.Ci sono rapporti secondo cui è stato sviluppato con successo un MOSFET al carburo di silicio con una tensione di blocco di 10 kV.I ricercatori ritengono che i MOSFET SiC occuperanno una posizione vantaggiosa nel campo dei 3kV - 5kV.

I transistor bipolari a gate isolato SiC (SiC BJT, SiC IGBT) e SiC tiristore (SiC tiristore), i dispositivi IGBT di tipo P SiC con una tensione di blocco di 12 kV hanno una buona capacità di corrente diretta.Rispetto ai transistor bipolari Si, i transistor bipolari SiC hanno perdite di commutazione 20-50 volte inferiori e una caduta di tensione di accensione inferiore.SiC BJT è principalmente diviso in emettitore epitassiale BJT e emettitore di impiantazione ionica BJT, il guadagno di corrente tipico è compreso tra 10-50.