Les avantages de la technologie CoolSiC™ d'Infineon

Les MOSFET en carbure de silicium reposent également sur un matériau à large bande interdite, ils complètent le portefeuille existant d'IGBT et de MOSFET et traitent des plages de puissance généralement supérieures à 1 kW tout en permettant plusieurs centaines de fréquence de commutation en kilohertz.

Mais quelle est la magie de l'énergie de la bande interdite ?
La bande interdite large est en corrélation directe avec le champ de rupture. Un champ de rupture plus important provoque un fonctionnement à plus haute tension pour une dimension donnée par rapport au silicium (couches actives plus fines), ce qui a pour résultat une densité de puissance étendue et une commutation plus haute fréquence. En outre, en raison de la conductivité thermique remarquable, il est possible d'exploiter la dissipation de chaleur améliorée.

Les couches actives plus fines contiennent également un plus grand nombre d'électrons libres et par conséquent une résistance en feuille RS plus basse, permettant aux concepteurs d'utiliser des appareils de carbure de silicium unipolaires pour des tensions de blocage supérieures dans lesquelles les IGBT sont généralement utilisés.

Par ailleurs, par rapport aux IGBT, le carbure de silicium offre des pertes de commutation réduites, des diodes à l'état passant sans tension de couche et intégrées de roue libre, et ainsi un nombre réduit de composants peut être atteint.

Quels sont les domaines cibles du carbure de silicium ?
Bien que le silicium reste la technologie courante pour la prochaine décennie, il existe certaines applications pour lesquelles il est utile d'évaluer le rapport coût-performance possible avec le SiC dès aujourd'hui. Bien que le coût des MOSFET en carbure de silicium soit plus élevé, les avantages se trouvent au niveau du système : dans ce cas, nous avons atteint un point charnière.

• 1.  Photovoltaïque
  La densité de puissance d'un onduleur de chaîne solaire peut être augmentée d'un facteur de 2,5 avec CoolSiC™ par rapport aux IGBT Si. En outre, le nombre de commutateurs peut être réduit : solutions à 3 niveaux au lieu de 5 qui apportent moins de risque de pannes. Enfin, l'efficacité du système est de 99,1 % par rapport à 98,9 %.


• 2.  Alimentation électrique ininterruptible (UPS)
  Grâce à CoolSiC™, les pertes de puissance sont réduites de plus de 40 %. Le coût d'exploitation d'un système MW UPS fonctionnant à 50 % de charge pendant 5 ans peut être réduit de près de 50 % lors du remplacement d'une solution de niveau 2 à base de silicium par la solution de niveau 2 SiC révolutionnaire.


• 3.  Entraînements par servomoteur
  La construction de servomoteurs avec les MOSFET CoolSiC™ permet de réduire les pertes dans tous les modes de fonctionnement, avec jusqu'à 80 % de réduction des pertes système.
  Le radiateur peut être jusqu'à 60 % plus petit et il est même possible de réaliser des entraînements sans ventilateur, ce qui signifie moins d'entretien.
  Par ailleurs, le câblage peut être réduit depuis que l'intégration d'onduleurs compacts, directement sur un moteur, devient possible.

Qu'est-ce que la technologie SiC d'Infineon a de si spécial ?
Lors du développement du MOSFET CoolSiC™, Infineon a évalué les aspects suivants les uns par rapport aux autres : fiabilité, compatibilité du système, solidité, volume et capacité de fabrication ainsi que position de coût.

Il a alors été conclu de baser la solution de carbure de silicium sur un concept par tranche. Par rapport aux solutions planaires de la concurrence, CoolSiC™ présente :

• - Une fiabilité supérieure à l'oxyde de grille
• -  Une tension de seuil V_e > 4 V
• -  Une résistance aux court-circuits de 2 µs
• -  Une commande de porte compatible IGBT +15 (18 V) pour mise en marche
• -  Une mise en marche parasite supprimée
• -  Une mise en marche possible à 0 V

CoolSiC™ est donc aussi robuste et fiable que le silicium, mais à un niveau de performance supérieur.

Pourquoi Infineon est-il le leader en termes de qualité ?
Comme il y a des modes de panne spécifiques au matériau, Infineon va au-delà du processus de qualification standard avec des tests dédiés et des procédures de filtrage étendues.

Par exemple, en plus de l'essai de contrainte automobile AEC-Q101 ou de la norme JEDEc industrielle, Infineon surveille :

• -  Plus de cycles de température
• -  Plus d'heures HTRB
• -  Les hautes tensions, transitoires et dépassement
• -  De nouveaux scénarios pour les essais climatiques et les modèles de test dynamique

La portée de l'essai de fiabilité a largement été étendue pour refléter les exigences d'application et les conditions de terrain.

Caractéristiques principales

• MOSFET CoolSiC™ et concurrence
• •  Fiabilité supérieure à l'oxyde de grille
• •Tension de seuil V_e > 4 V
• •  Résistance aux court-circuits, 2 µs
• •  Commande de porte compatible IGBT, +15 (18 V) pour mise en marche
• •  Mise en marche parasite supprimée
• •  Mise en marche possible à 0 V

Applications générales

• •  Photovoltaïque
• •  UPS
• •  Entraînements par servomoteur
• •  Recharge des VE
• •  Systèmes de stockage d'énergie
• •  Serveur et télécommunications
• •  Onduleur principal de mobilité électrique
• •  Chargeurs embarqués de mobilité électrique

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