2 Fabricantes de Mosfet de Sic en 2024

¿Qué es un MOSFET de SiC?

Los MOSFET de SiC son MOSFET que utilizan un sustrato semiconductor compuesto de SiC (carburo de silicio) en lugar del sustrato convencional de Si.

Estos se utilizan como material de sustrato semiconductor para los MOSFET, un tipo de transistor de efecto de campo, para conmutación on/off, amplificadores y otras aplicaciones. Al utilizar SiC, un semiconductor compuesto, como material de sustrato semiconductor, es posible reducir la resistencia cuando se aplica tensión en comparación con los MOSFET de Si convencionales.

Como resultado, se pueden reducir las pérdidas de conmutación durante el apagado y las pérdidas de potencia durante el funcionamiento a potencia. Se puede mejorar el rendimiento del chip semiconductor y reducir la capacidad de refrigeración necesaria durante el funcionamiento del transistor, lo que conduce a la miniaturización del propio producto.

Aplicaciones de los MOSFET de SiC

Los MOSFET de SiC se utilizan en muchos productos semiconductores, como relés, fuentes de alimentación conmutadas y sensores de imagen en equipos electrónicos del campo de la electrónica de potencia, etc. Los MOSFET de SiC permiten una conmutación más rápida gracias a la reducción de pérdidas durante la desconexión. Los MOSFET de SiC también se utilizan en muchos casos en equipos de comunicación.

Al seleccionar MOSFET de SiC, deben tenerse en cuenta las condiciones de funcionamiento de la aplicación del producto, es decir, los valores nominales máximos absolutos, las características eléctricas, el uso del encapsulado y el tamaño.

Principio del MOSFET de SiC

Los MOSFET de SiC permiten estructuras MOSFET con baja resistencia a la conexión y bajas pérdidas durante la desconexión, manteniendo al mismo tiempo un nivel similar de tensión soportada. Esto se debe a que el transistor se fabrica a partir de sustratos de SiC, cuyas propiedades físicas son una energía de banda prohibida aproximadamente tres veces mayor y una intensidad de campo de ruptura aproximadamente diez veces mayor que la de los sustratos de Si, por lo que el grosor de la capa activa puede hacerse más fino.

Los MOSFET de SiC tienen una estructura apilada de semiconductores de tipo p y de tipo n. Normalmente, el semiconductor de tipo n se apila sobre el semiconductor de tipo p, con electrodos de drenaje y fuente en el semiconductor de tipo n, una capa aislante de óxido y electrodos de puerta fijados entre los semiconductores de tipo n. El cuerpo de la oblea de silicio está hecho de SiC (carburo de silicio), un semiconductor compuesto, como epi-sustrato.

En los MOSFET, la aplicación de una tensión positiva en la puerta hace que fluya corriente entre la fuente y el drenaje. En este caso, los MOSFET de SiC, que utilizan SiC en la oblea de silicio, pueden funcionar con tensiones y corrientes más elevadas entre la fuente y el drenaje que los MOSFET que sólo utilizan Si. Se puede aumentar la concentración de impurezas en el semiconductor, lo que permite reducir las pérdidas y la miniaturización.

Más Información sobre los MOSFET de SiC

1. Distinción entre los MOSFET de SiC y los IGBT

Los IGBT son transistores que se utilizan para aplicaciones en el rango de alta potencia, que son difíciles de manejar para los MOSFET de SiC normales, pero los dispositivos MOSFET de SiC se utilizan cada vez más en este rango. Los MOSFET de SiC se utilizan ahora en este ámbito porque el SiC tiene una mayor energía de banda prohibida, lo que le permite funcionar a temperaturas más elevadas que los IGBT. Otra razón es que los MOSFET de SiC pueden superar el problema de las elevadas pérdidas de conmutación en la etapa posterior de transistor bipolar en el caso de los IGBT.

En el pasado, los epi-sustratos de SiC tenían un diámetro pequeño, lo que dificultaba la producción en serie y los costes. Recientemente, sin embargo, ha sido posible admitir sustratos de 8 pulgadas, y la producción en masa y los precios están mejorando.

Se están utilizando activamente en aplicaciones de potencia relativamente grandes, de más de 10 kW, por ejemplo en vehículos eléctricos (VE), sistemas de generación de energía y aplicaciones de energía residencial.

2. Diferencias entre los Dispositivos SiC y GaN

Junto con el SiC, el GaN (nitruro de galio) es otro semiconductor de banda prohibida ancha que atrae la atención: el GaN tiene una energía de banda prohibida aún mayor y una mayor resistencia a la ruptura dieléctrica que el SiC, y es objeto de investigación activa, sobre todo en institutos de investigación.

El GaN suele estructurarse con una capa activa de GaN sobre un sustrato de Si, lo que lo hace más difícil de soportar en aplicaciones de alta potencia como los MOSFET de SiC. En el mercado, se presta relativamente poca atención a las aplicaciones con potencias equivalentes a 1 KW. Algunos ejemplos son las aplicaciones de amplificadores de alta potencia para estaciones base 5G y las aplicaciones de carga de baterías a través de PC o USB.

Los dispositivos de GaN, al igual que los MOSFET de SiC, pueden funcionar a altas temperaturas y no requieren equipos de refrigeración ni estructuras de eliminación excesiva del calor, lo que ha propiciado su uso generalizado en los últimos años como adaptadores de alimentación compactos para PC.