Carbura de siliciu se numără printre materialele care au şansa de a revoluţiona în viitor electronica şi energetica. Spre deosebire de siliciu, carbura de siliciu este caracterizată de o bandă interzisă mai mare (3 eV), o mai mare tensiune de străpungere şi o mai bună conductivitate termică, însă este mai greu de prelucrat tehnologic. Abia în anii ’90 ai secolului trecut tehnologia creşterii de monocristale din acest semiconductor a ajuns să fie stăpânită, iar producţia în serie a circuitelor electronice bazate pe acesta a început abia în primii ani ai secolului al XXI-lea. Datorită caracteristicilor, acest material este excelent pentru realizarea de elemente destinate funcţionării în circuitele din sistemele electroenergetice.
Utilizarea carburii de siliciu în seria CoolSiC
Unul dintre liderii în proiectarea şi producţia de elemente electronice bazate pe carbură de siliciu este firma Infineon Technologies, care produce circuite din acest material încă din 2001. În momentul de faţă, Infineon are în oferta sa, printre altele, circuite de putere care includ tranzistoare MOSFET şi diode Schottky, fabricate în tehnologia CoolSiC, bazată chiar pe carbura de siliciu.
Seria CoolSiC cuprinde câteva grupe de circuite şi anume întrerupătoare bazate pe tranzistoare MOSFET, diode Schottky, precum şi circuite hibrid, care includ în structura lor un tranzistor cu siliciu IGBT şi diode fabricate din carbură de siliciu. Seria CoolSiC constă în elemente în diferite tipuri de carcase, iar catalogul produselor oferite este extins în permanenţă.
Diodele Schottky din seria CoolSiC
În catalogul Transfer Multisort Elektronik putem găsi, la ora actuală, câteva zeci de diode Schottky din seria CoolSiC, în carcase destinate atât montării pe suprafaţă, cât şi THT. Tensiunea de străpungere admisă a acestor elemente este cuprinsă între 600V şi 1200V, curentul de conducţie ajunge la 40A, iar puterea admisă la 402W (pentru modelul IDW40G120C5BFKSA1). Toate circuitele din această gamă funcţionează într-un interval larg de temperaturi industriale, între -55°C şi 175°C.
Spre deosebire de elementele analogice cu siliciu, diodele din seria CoolSiC sunt caracterizate de:
• posibilitatea funcţionării la o temperatură ambiantă mai mare şi la niveluri de tensiune mai ridicate;
• o valoare maximă admisă a tensiunii inverse de câteva ori mai mare;
• timp de comutaţie mai scurt;
• rezistenţă mai scăzută în conducţie directă.
Avantaje similare prezintă şi celelalte elemente din seria CoolSiC, de exemplu comutatoarele bazate pe tranzistoare MOSFET.
Avantajele circuitelor fabricate pe bază de carbură de siliciu
În cazul utilizării unor circuite din carbură de siliciu, datorită valorii mai mari a temperaturii de funcţionare maxime a acestora, nu mai este necesară disiparea unei cantităţi la fel de mari de căldură ca în cazul elementelor din siliciu. Astfel, pot fi utilizate circuite de răcire mai puţin pretenţioase, de exemplu radiatoare de dimensiuni mai mici. Şi se ştie că simplificarea sistemului de răcire înseamnă reducerea costurilor acestuia, compensând preţurile mai mari ale elementelor fabricate în tehnologia SiC.
Pe de altă parte, limitarea dimensiunilor elementelor de evacuare a căldurii permite reducerea considerabilă a dimensiunilor întregului echipament, fapt care poate fi deosebit de important în multe aplicaţii.
Utilizare
Datorită caracteristicilor avantajoase, circuitele de putere bazate pe carbura de siliciu sunt utilizate pe scară tot mai largă în electroenergetică, în special în aplicaţiile mai pretenţioase. Sunt prezente, în general, în sursele de alimentare în comutaţie de înaltă clasă, în panourile fotovoltaice şi în sistemele de iluminat. Sunt utilizate acolo unde sunt importante fiabilitatea, rezistenţa la tensiuni inverse ridicate, viteza mare de comutare şi pierderi de putere cât mai mici. Sunt de neînlocuit atunci când este necesară funcţionarea la o temperatură ambiantă ridicată. Având în vedere că, de câţiva ani, popularitatea lor a crescut foarte mult, se preconizează că, în viitorul apropiat, vor fi utilizate pe scară largă şi în alte domenii, cum ar fi industria auto.
Rezumat
Seria CoolSiC este, în momentul de faţă, una dintre cele mai moderne şi mai mari game de circuite bazate pe elemente semiconductoare fabricate din carbură de siliciu. Cu siguranţă, merită să avem în vedere această grupă de produse atunci când proiectăm circuite de mare putere. Producătorul acestora – firma Infineon Technologies se numără printre pionierii acestei tehnologii şi, de câţiva ani, o dezvoltă în permanenţă.
Mai multe informaţii despre seria CoolSiC puteţi găsi pe site-ul firmei Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu).
Transfer Multisort Elektronik | www.tme.eu
