El carburo de silicio (SiC) es un compuesto qu\u00edmico inerte con propiedades similares a las de los semiconductores; con impurezas cuidadosamente elegidas, el SiC puede convertirse para comportarse como uno de ellos m\u00e1s f\u00e1cilmente que el silicio tradicional. La amplia banda de separaci\u00f3n del SiC le permite transportar energ\u00eda el\u00e9ctrica con mayor eficacia que su hom\u00f3logo de silicio.<\/p>\n
Los transistores de SiC ofrecen ventajas significativas sobre los IGBT y los MOSFET de silicio, como tensiones de bloqueo m\u00e1s altas, menor resistencia en estado encendido y mejor comportamiento t\u00e9rmico que sus hom\u00f3logos, lo que hace posibles soluciones de convertidores de potencia antes imposibles o poco pr\u00e1cticas.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC), con su superior intensidad de campo el\u00e9ctrico, permite que los dispositivos semiconductores de potencia suministren voltajes mucho m\u00e1s altos que sus hom\u00f3logos basados en silicio. Esto presenta m\u00faltiples ventajas que hacen del SiC una opci\u00f3n atractiva para los dispositivos de potencia de pr\u00f3xima generaci\u00f3n.<\/p>\n
Una de las principales ventajas de los componentes electr\u00f3nicos de potencia fabricados con nanohilos de silicio es su mayor tolerancia a los picos transitorios de tensi\u00f3n, o estr\u00e9s, sin experimentar un comportamiento de conducci\u00f3n impredecible y un fallo potencialmente catastr\u00f3fico. Esto permite que estos componentes electr\u00f3nicos de potencia tengan una clasificaci\u00f3n mucho m\u00e1s alta que sus hom\u00f3logos de silicio, como los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) y los dispositivos MOSFET de potencia est\u00e1ndar.<\/p>\n
El SiC es conocido por crear dispositivos con una resistencia a la conexi\u00f3n mucho menor que sus hom\u00f3logos de silicio, debido a su alta tensi\u00f3n de bloqueo. Esto se consigue aprovechando los dispositivos unipolares de conmutaci\u00f3n r\u00e1pida en lugar de los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) convencionales para lograr una frecuencia de conmutaci\u00f3n y una disipaci\u00f3n de potencia m\u00e1s r\u00e1pidas, lo que se traduce en un mayor ahorro de energ\u00eda para los usuarios finales.<\/p>\n
Los MOSFET de SiC tambi\u00e9n facilitan esta haza\u00f1a gracias a su alta densidad de corriente, que puede aumentarse mediante el uso de capas de terminaci\u00f3n da\u00f1adas que mejoran el contorno de la capa de agotamiento y disminuyen los campos el\u00e9ctricos dentro de sus dispositivos. Adem\u00e1s, una regi\u00f3n de canal dopada de tipo n que se extiende desde la regi\u00f3n fuente hasta la inserci\u00f3n de canal facilita tambi\u00e9n una baja resistencia a la conexi\u00f3n en sus dispositivos.<\/p>\n
Los dispositivos de potencia de SiC presentan capas de deriva muy finas, que contribuyen a reducir a\u00fan m\u00e1s la resistencia de encendido por unidad de superficie. Los componentes de resistencia de la resistencia total de encendido vienen determinados por la concentraci\u00f3n de dopaje y el grosor de la capa de deriva, por lo que la disminuci\u00f3n de cualquiera de ellos puede reducir significativamente la resistencia total de encendido de los dispositivos. El SiC es un material ideal para crear nuevas generaciones de dispositivos de potencia que ofrezcan un voltaje, una corriente y una eficiencia energ\u00e9tica sin precedentes, como los diodos Schottky, los diodos PiN y los IGBT\/MOSFET h\u00edbridos, que proporcionan un voltaje, una corriente y una eficiencia energ\u00e9tica impresionantes en aplicaciones en las que es necesario un funcionamiento a alta tensi\u00f3n\/alta temperatura. Esto convierte al SiC en un material inestimable cuando se utiliza en aplicaciones de semiconductores de potencia que requieren un funcionamiento en condiciones de alta tensi\u00f3n\/temperatura.<\/p>\n
El carburo de silicio es bien conocido por su dureza y su uso como abrasivo en la fabricaci\u00f3n de herramientas industriales como discos de freno para veh\u00edculos, lubricantes de automoci\u00f3n y recambios de diamante, pero recientemente tambi\u00e9n se ha convertido en un innovador material semiconductor con propiedades que podr\u00edan desbloquear nuevos niveles de rendimiento en diversos dise\u00f1os de circuitos electr\u00f3nicos. Una de estas propiedades es su capacidad para soportar tensiones extremadamente altas, lo que lo hace id\u00f3neo para aplicaciones de electr\u00f3nica de potencia.<\/p>\n
La intensidad cr\u00edtica del campo el\u00e9ctrico de ruptura del SiC es aproximadamente 10 veces superior a la de la tecnolog\u00eda tradicional de silicio, lo que permite fabricar MOSFET de SiC con tensiones de funcionamiento de hasta 1,5 kV, muy superiores a las que se alcanzan con los IGBT o transistores bipolares convencionales.<\/p>\n
Un atributo clave del carburo de silicio que permite que los dispositivos fabricados con \u00e9l soporten tensiones m\u00e1s altas es su resistencia a la conexi\u00f3n, significativamente menor que la del silicio. Esto permite conmutar y desconectar a niveles de corriente m\u00e1s bajos, disipando menos calor y mejorando la eficiencia.<\/p>\n
Los transistores de carburo de silicio presentan una baja resistencia a la conexi\u00f3n porque su material presenta una conductividad t\u00e9rmica extremadamente alta, lo que le permite disipar el calor de forma m\u00e1s eficaz que el silicio y, por tanto, posibilita aplicaciones de alta tensi\u00f3n sin preocuparse por da\u00f1os t\u00e9rmicos que comprometer\u00edan su utilidad.<\/p>\n
Los MOSFET de SiC destacan como dispositivos superiores por su mayor velocidad de conmutaci\u00f3n y sus menores p\u00e9rdidas a nivel de sistema, lo que contribuye a aumentar la eficiencia de conversi\u00f3n de energ\u00eda a frecuencias m\u00e1s altas.<\/p>\n
El carburo de silicio ha revolucionado la electr\u00f3nica de potencia con su combinaci\u00f3n de ventajas, proporcionando dispositivos capaces de aumentar la eficiencia energ\u00e9tica y la densidad de potencia para el control de motores, convertidores y fuentes de alimentaci\u00f3n. Wolfspeed ofrece MOSFET de carburo de silicio de 1000 V optimizados espec\u00edficamente para aplicaciones de conmutaci\u00f3n r\u00e1pida que los hacen id\u00f3neos para veh\u00edculos el\u00e9ctricos (VE), fuentes de alimentaci\u00f3n industriales, sistemas de energ\u00eda solar y aplicaciones de energ\u00edas renovables.<\/p>\n
Las aplicaciones de electr\u00f3nica de potencia suelen depender de los transistores de carburo de silicio por su capacidad de funcionamiento a altas temperaturas para obtener la m\u00e1xima eficiencia del sistema, ya que esto permite a los dise\u00f1adores hacer funcionar los dispositivos a temperaturas, tensiones y frecuencias que de otro modo ser\u00edan imposibles con los semiconductores tradicionales basados en silicio. Como resultado, el carburo de silicio permite dise\u00f1os con menor p\u00e9rdida de energ\u00eda, mayores frecuencias de conmutaci\u00f3n, menor disipaci\u00f3n de potencia total y mayor eficiencia del sistema que nunca.<\/p>\n
El SiC ofrece unas propiedades excepcionales que le permiten desempe\u00f1ar esta funci\u00f3n, combinando una alta capacidad de tensi\u00f3n de bloqueo con una baja resistencia al encendido en un dispositivo unipolar, lo que lo hace adecuado para soluciones que requieren tiempos de conmutaci\u00f3n r\u00e1pidos en entornos de alta potencia. Alcanzar este rendimiento en un semiconductor unipolar significa tambi\u00e9n eliminar por completo los IGBT o los transistores bipolares, lo que ofrece considerables ventajas a los dise\u00f1adores de aplicaciones de todo el mundo.<\/p>\n
La amplia banda prohibida del carburo de silicio permite que los componentes funcionen con mayor eficacia a temperaturas m\u00e1s elevadas. En comparaci\u00f3n con el silicio convencional, que suele tener una banda prohibida de 1,12 eV, el carburo de silicio tiene valores tres veces superiores, de unos 3,26 eV, lo que significa que los dispositivos de carburo de silicio pueden manejar niveles de potencia diez veces superiores, niveles de tensi\u00f3n dobles y frecuencias cuatro veces superiores a los de sus hom\u00f3logos basados en silicio.<\/p>\n
El funcionamiento a altas temperaturas del carburo de silicio lo hace id\u00f3neo para las aplicaciones industriales y de transporte m\u00e1s exigentes, donde la fiabilidad de los equipos el\u00e9ctricos es de suma importancia. La investigaci\u00f3n sobre circuitos l\u00f3gicos integrados resistentes al calor fabricados con carburo de silicio podr\u00eda permitir que los sensores de motores a reacci\u00f3n, pozos petrol\u00edferos, misiones en el espacio profundo y otros entornos procesen datos con mayor rapidez y fiabilidad que los dispositivos tradicionales, sin largos cables que puedan romperse ni complejos mecanismos de refrigeraci\u00f3n.<\/p>\n
Producir chips de carburo de silicio de alta calidad es un reto debido a su cristalizaci\u00f3n en m\u00faltiples poliotipos. Producir grandes obleas monocristalinas para dispositivos de potencia basados en SiC requiere un esfuerzo considerable, pero puede lograrse mediante procesos avanzados de crecimiento por deposici\u00f3n de capas at\u00f3micas (ALD).<\/p>\n
Un factor esencial en el rendimiento satisfactorio de los dispositivos de carburo de silicio de alta temperatura reside en el control tanto de su concentraci\u00f3n como de la distribuci\u00f3n de impurezas, que afectan a sus caracter\u00edsticas electrot\u00e9rmicas, as\u00ed como a la capacidad de tensi\u00f3n de ruptura. EAG Laboratories posee un profundo conocimiento de los materiales de carburo de silicio, con experiencia en la realizaci\u00f3n de t\u00e9cnicas anal\u00edticas tanto masivas como espacialmente resueltas para verificar la concentraci\u00f3n\/distribuci\u00f3n adecuada de dopantes con el fin de lograr el m\u00e1ximo rendimiento de los dispositivos.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un material semiconductor emergente de banda prohibida ancha que se est\u00e1 considerando como alternativa a los dispositivos de silicio para aplicaciones de electr\u00f3nica de potencia, sobre todo convertidores de potencia e instrumentos utilizados por veh\u00edculos el\u00e9ctricos o sondas de exploraci\u00f3n espacial (Mantooth, Zetterling y Rusu). La amplia banda prohibida del SiC le permite competir con el silicio tradicional en muchos aspectos, al tiempo que ofrece ventajas espec\u00edficas sobre su rival m\u00e1s barato. El silicio suele ser el material semiconductor preferido en la electr\u00f3nica de potencia; sin embargo, el SiC ofrece varias ventajas que justifican su mayor coste en aplicaciones exigentes como los convertidores de potencia de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos terrestres o los equipos de exploraci\u00f3n espacial (Mantooth, Zetterling y Rusu).<\/p>\n
Los dispositivos de carburo de silicio superaron a sus hom\u00f3logos de silicio al funcionar a temperaturas m\u00e1s elevadas, tener mayor capacidad de tensi\u00f3n de bloqueo y ofrecer menores p\u00e9rdidas de conmutaci\u00f3n. Adem\u00e1s, su capacidad de alta frecuencia permit\u00eda frecuencias de conmutaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pidas que, en \u00faltima instancia, reduc\u00edan el tama\u00f1o y peso de los componentes y sistemas y mejoraban la densidad de potencia. Las bajas p\u00e9rdidas de conmutaci\u00f3n de los transistores de SiC permiten incorporarlos sin problemas a los dise\u00f1os existentes sin necesidad de grandes redise\u00f1os, lo que acelera los plazos de desarrollo y ayuda a reducir considerablemente los costes de las listas de materiales.<\/p>\n
Las p\u00e9rdidas de conmutaci\u00f3n se deben a las ca\u00eddas de tensi\u00f3n y los tiempos de recuperaci\u00f3n en los diodos MOSFET cuando los dispositivos de conversi\u00f3n de potencia se encienden o apagan, lo que supone un importante desperdicio de energ\u00eda. Los dispositivos de SiC ofrecen p\u00e9rdidas de conmutaci\u00f3n significativamente reducidas y una mayor eficiencia en comparaci\u00f3n con sus hom\u00f3logos de silicio para su uso en nuevos dise\u00f1os de conversi\u00f3n de potencia.<\/p>\n
Los MOSFET de SiC en modo de mejora de canal N est\u00e1n dise\u00f1ados y procesados de forma similar a sus hom\u00f3logos de silicio, con un rendimiento similar para muchas aplicaciones de conversi\u00f3n de potencia. Se adaptan f\u00e1cilmente a las topolog\u00edas de convertidores CA\/CC convencionales y se combinan bien con diodos de SiC para aumentar la fiabilidad y reducir las p\u00e9rdidas generales del sistema.<\/p>\n
El enfoque de UnitedSiC para la optimizaci\u00f3n del rendimiento incluye la optimizaci\u00f3n de la estructura del dispositivo, los par\u00e1sitos y la resistencia de activaci\u00f3n y desactivaci\u00f3n de la puerta con el fin de ofrecer una soluci\u00f3n eficaz que sea compatible con los flujos de dise\u00f1o existentes. Mediante el empleo de peque\u00f1os amortiguadores de dispositivo y la optimizaci\u00f3n de las resistencias de activaci\u00f3n y desactivaci\u00f3n de la puerta, han podido lograr un mejor control de dV\/dt, sobreimpulsos y anillos que el que se podr\u00eda conseguir simplemente aumentando la resistencia de la puerta.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
El carburo de silicio (SiC) es un compuesto qu\u00edmico inerte con propiedades similares a las de los semiconductores; con impurezas cuidadosamente elegidas, el SiC puede convertirse para comportarse como uno de ellos m\u00e1s f\u00e1cilmente que el silicio tradicional. La amplia banda de separaci\u00f3n del SiC le permite mover la energ\u00eda el\u00e9ctrica con m\u00e1s eficacia que su hom\u00f3logo de silicio. Los transistores de SiC ofrecen ventajas significativas sobre los IGBT y ...<\/p>\n