Korkeajännitteinen kaksisuuntainen SiC-fetti

Tehoelektroniikan keskiössä ovat nykyään kenttävaikutustransistorit (FET), jotka ohjaavat sähkövirran kulkua ja estoa tehopiireissä.

Piikarbidista (SiC) on tullut suosittu materiaali tehoelektroniikan sovelluksiin sen erinomaisten sähköisten ominaisuuksien ansiosta, mikä mahdollistaa laitteiden toiminnan korkeammilla jännitteillä, lämpötiloissa ja kytkentätaajuuksilla kuin perinteiset piipohjaiset komponentit.

Näistä edistysaskeleista huolimatta perinteiset lähestymistavat kaksisuuntaisen jännitteen eston saavuttamiseksi korkeajännitteisissä FETeissä ovat edelleen ongelmallisia.

Tavalliset MOSFETit, vaikka ne pystyvät johtamaan virtaa ohjattuna molempiin suuntiin mutta jännitteen estoon ne rajoittuvat vain yhteen suuntaan, kun ne on kytketty pois päältä. Nykyisissä ratkaisuissa kytketäänkin sitten kaksi erillistä piikarbidipiiriä rinnakkain kaksisuuntaisen toiminnan saavuttamiseksi.

Kompaktin, tehokkaan ja helposti integroitavan kaksisuuntaisen piiritekniikan puute onkin haitannut edistyneempien ja pienempien tehoelektroniikkajärjestelmien kehittämistä, mikä korostaa alan innovaatioiden kiireellistä tarvetta.

State University of New Yorkin tutkimussäätiön esittelemä teknologia on piikarbidista (SiC) valmistettu lateraalinen korkeajännitteinen kaksisuuntainen kenttätransistori (FET), joka on suunniteltu johtamaan virtaa ja estämään jännitettä sekä myötä- että vastasuuntaan.

Tässä komponentissa on uudenlainen yksikkösolurakenne, joka integroi kaksisuuntaisen toiminnallisuuden kennotasolla sen sijaan, että se luottaisi perinteiseen lähestymistapaan, jossa yhdistetään kaksi erillistä sirua.

Suunnittelussa on myös Schottky-diodi jokaisessa yksikkösolussa johtavuuden parantamiseksi ja siten sähköisen suorituskyvyn parantamiseksi.

Komponentin lateraalinen kokoonpano mahdollistaa saumattoman integroinnin monimutkaisiin integroituihin piireihin, mikä tekee siitä erittäin sopivan edistyneisiin tehoelektroniikan sovelluksiin, kuten virtalähdeinverttereihin ja matriisimuuntimiin, joissa todellinen kaksisuuntainen jännitteen esto on välttämätöntä.

Tämän teknologian erottaa muista sen innovatiivinen kennojen välinen integrointistrategia, joka pienentää merkittävästi sirun pinta-alaa ja parantaa valmistustuottoa verrattuna perinteisiin ratkaisuihin, jotka vaativat rinnakkainverttereitä. Mahdollistamalla kaksisuuntaisen toiminnan kussakin yksikkösolussa komponentti saavuttaa suuremman kompaktiuden ja tehokkuuden, mikä ratkaisee olemassa olevien SiC MOSFET -mallien pitkäaikaiset rajoitukset.

Lateraalinen arkkitehtuuri parantaa entisestään sen sovellettavuutta integroituihin piireihin, mikä avaa uusia mahdollisuuksia tehokkaille, ja pienemmille tehoelektroniikkajärjestelmille. Schottky-diodin integrointi kennoon on ainutlaatuinen ominaisuus, joka optimoi sekä johtavuus- että estokyvyn. Tämä ratkaisu erottuu aiemmasta tekniikasta ja on houkutteleva vaihtoehto teollisuudenaloille, jotka vaativat kestäviä, tehokkaita ja skaalautuvia tehopuolijohteiden komponentteja.

Aiheesta aiemmin:

Intialaiset määrittelevät GaN-tehomoduuleja uusiksi

Tehopiirien vianhakua akustisesti

Tekoäly optimoi tehomuuntimia