I diodi Schottky al carburo di silicio (SiC) sono dispositivi a semiconduttore con una bandgap maggiore rispetto ai tradizionali diodi Schottky basati sul silicio. Ciò rende i diodi SiC adatti ad applicazioni di elevata potenza ed alta frequenza, come inverter di trazione per i veicoli elettrici (EV), inverter fotovoltaici, alimentatori e altro ancora. Inoltre, i dispositivi SiC offrono una tensione di breakdown più elevata, una resistenza nello stato di conduzione (on state) inferiore e una maggiore conducibilità termica rispetto alle loro controparti basate sul silicio.
Si prevede che il mercato globale dei diodi Schottky SiC crescerà con un CAGR del 21,4% nel periodo compreso tra il 2023 e il 2033. Questa crescita è trainata dalla crescente domanda, in numerose applicazioni, di dispositivi a semiconduttore ad elevata potenza ed elevata efficienza. Diverse aziende, tra cui WeEn Semiconductors, hanno compiuto investimenti consistenti nello sviluppo dei diodi SiC.
WeEn Semiconductors, in particolare, è specializzata nello sviluppo e nella produzione di dispositivi bipolari di potenza, tra cui raddrizzatori controllati al silicio (SCR), diodi di potenza, transistor ad alta tensione, componenti al carburo di silicio (SiC) e altri prodotti comunemente utilizzati nei settori automotive, telecomunicazioni, illuminazione, elettronica di consumo, ecc. Con oltre 50 anni di esperienza e un ampio gruppo di ricerca e sviluppo, l’azienda si impegna a fornire ai propri clienti dispositivi di potenza innovativi e di elevata qualità. Il diodo WNSC6D10650 è uno dei prodotti offerti da WeEn.
Scarica qui il datasheet con le caratteristiche tecniche del Dido.
Caratteristiche del diodo WNSC6D10650T
Il WNSC6D10650T è un diodo Schottky da 650V, 10A e 60mOhm prodotto da WeEn Semiconductors. Si tratta di un diodo Schottky SiC di sesta generazione che offre una serie di vantaggi rispetto alle generazioni precedenti. Tra questi, una tensione di breakdown più elevata, una resistenza nello stato on inferiore e una migliore conducibilità termica. La tecnologia produttiva di sesta generazione utilizza una combinazione di crescita epitassiale e wafer bonding per creare un diodo con prestazioni superiori. Il processo di crescita epitassiale produce uno strato di carburo di silicio di alta qualità privo di difetti, mentre il processo di wafer bonding unisce due strati SiC per creare un diodo più spesso con una maggiore capacità di trasporto della corrente.
Altre caratteristiche e vantaggi del diodo includono:
- Bassa caduta di tensione: la caduta di tensione (forward voltage) nello stato di conduzione con una corrente di 10A e a temperatura ambiente (25°C) è compresa tra 1,29V e 1,45V, mentre a 150°C è compresa tra 1,45V e 1,65V. La minore caduta di tensione rende il diodo adatto ad applicazioni ad alta potenza e ad alta frequenza come convertitori fotovoltaici, inverter di trazione EV, driver LED, alimentatori, ecc. Il grafico seguente mostra i valori tipici della caduta di tensione per diversi livelli di corrente e diverse temperature di giunzione;
Vo = 0.829 V; Rs = 0.0748 Ω (1)Tj= -55°C; (2)Tj=0°C; (3)Tj=25°C; (4)Tj=100°C
(5)Tj=150°C;(6)Tj=175°C
- Bassa corrente inversa: la corrente inversa (Ir) corrispondente a una tensione inversa di 650V e a una temperatura ambiente di 25°C è compresa tra 1μA e 50μA, mentre a 150°C è compresa tra 15μA e 200μA. Il basso valore di Ir aumenta l’efficienza del diodo, in quanto una minore quantità di energia viene dispersa sotto forma di calore quando il diodo non si trova nello stato di conduzione. Anche questa caratteristica lo rende adatto ad applicazioni ad alta frequenza come convertitori di potenza e alimentatori. Il grafico seguente mostra i valori tipici della corrente inversa a diverse temperature di giunzione e tensioni inverse;
- Elevata corrente massima di conduzione: questo valore corrisponde alla massima corrente di conduzione che il diodo può sopportare, per un breve periodo, senza subire danni. Si tratta di una caratteristica importante che il diodo deve possedere per le applicazioni che prevedono picchi transitori di corrente e tensione. La tabella seguente mostra la corrente massima (forward surge current, o Ifsm) corrispondente a diverse condizioni operative;
- Riduzione delle interferenze elettromagnetiche (EMI): il funzionamento ad alta frequenza degli alimentatori comporta un aumento e una diminuzione più rapidi della tensione, che è la causa principale delle interferenze elettromagnetiche. L’aumento dell’EMI può causare malfunzionamenti dell’alimentatore, con il conseguente rischio di generare scosse elettriche o un incendio. La capacità di ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI) del diodo WNSC6D10650T lo rende una soluzione ideale per gli alimentatori;
- Minore necessità di sistemi di raffreddamento esterni grazie alla bassa dispersione di energia sotto forma di calore. Ciò è determinato dai valori ridotti della caduta di tensione e della corrente inversa;
- Conformità alla direttiva RoHS: RoHS è l’acronimo di Restriction of Hazardous Substances (restrizione delle sostanze pericolose). È una direttiva dell’Unione Europea che limita l’uso di alcune sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche. Tra le sostanze pericolose soggette a restrizioni RoHS vi sono: piombo, cadmio, mercurio, cromo esavalente, bifenili polibromurati (PBB) ed eteri di difenile polibromurati (PBDE). Queste sostanze sono pericolose perché possono causare problemi di salute o danni ambientali.
Oltre a caratteristiche operative tra le migliori della categoria, il diodo WNSC6D10650T è anche conforme alla normativa RoHS, il che lo rende una scelta sicura ed ecologica per l’utilizzo nelle apparecchiature elettroniche.
Applicazioni del diodo WNSC6D10650T
I diodi Schottky SiC trovano una vasta gamma di applicazioni nell’industria. Il diodo WNSC6D10650T è disponibile in un contenitore plastico DFN 8×8 TO-leadless progettato per gli alimentatori ad alta frequenza. Un alimentatore ad elevata frequenza rende i suoi componenti soggetti a picchi di tensione e corrente, per cui è necessario che essi abbiano elevate capacità di sopportare sovracorrenti e sovratensioni. Inoltre, gli alimentatori utilizzati in applicazioni come i server, richiedono diodi che abbiano una bassa caduta di tensione e causino basse EMI al fine di mantenere un’elevata efficienza e basse temperature di esercizio. Tutte queste caratteristiche sono presenti nel diodo Schottky SiC WNSC6D10650T, rendendolo la scelta ideale per queste applicazioni.
Oltre che negli alimentatori, il diodo può essere utilizzato anche negli azionamenti per motori ad alta frequenza. Questi diodi possono essere utilizzati in numerose applicazioni all’interno di un convertitore di frequenza:
- Diodo freewheeling: questi diodi sono utilizzati per evitare che la CEM (forza elettromotrice) del motore danneggi i transistor di potenza dell’azionamento. Quando il motore è spento, la CEM di ritorno può far scorrere la corrente in direzione opposta attraverso i transistor di potenza. Se non viene impedito, ciò può danneggiare i transistor di potenza. I diodi Schottky SiC hanno una velocità di commutazione rapida, una bassa corrente inversa e un’elevata capacità di gestione della corrente, proprietà che li rendono ideali per l’utilizzo come diodi freewheeling negli azionamenti dei motori;
- Diodi di protezione dalla corrente inversa: i diodi di protezione dalla corrente inversa servono a proteggere il motore da eventuali danni in caso di inversione del flusso di corrente. Ciò può accadere se il motore è sovraccaricato, oppure se si verifica un guasto nell’azionamento del motore;
- Diodi chopper: i diodi chopper sono utilizzati per attivare e disattivare la corrente nei motori, permettendo così il controllo della velocità del motore stesso. I diodi Schottky SiC sono ampiamente utilizzati come diodi chopper negli azionamenti per motori grazie alle loro elevate velocità di commutazione.
Il diodo WNSC6D10650T può essere utilizzato anche nei correttori attivi del fattore di potenza (APFC). L’APFC utilizza una configurazione a ponte intero di diodi di commutazione ad alta frequenza per modulare l’onda distorta e trasformarla in un’onda sinusoidale. Le armoniche presenti nel segnale corretto si trovano alla frequenza di commutazione e possono essere facilmente eliminate mediante dei filtri.
Conclusioni
Il componente WNSC6D10650T prodotto da WeEn Semiconductors è un diodo Schottky SIC ad alta frequenza di sesta generazione che può essere utilizzato in un’ampia gamma di applicazioni in tutti i settori industriali. La bassa caduta di tensione e le ridotte emissioni elettromagnetiche lo rendono ideale per l’utilizzo negli alimentatori di varie apparecchiature.
Oltre che negli alimentatori, questi diodi trovano applicazione anche negli azionamenti dei motori, nei driver LED e nei sistemi di correzione del fattore di potenza (PF). La domanda di diodi di commutazione ad alta potenza e ad alta frequenza che operano in modo efficiente è in continuo aumento e aziende come WeEn Semiconductors introducono continuamente sul mercato diodi sempre più innovativi ed efficienti.
