EcoSemitek è un produttore coreano che dal 2015, data della fondazione della società, produce componenti elettronici di potenza FRD e IGBT in diversi packages. Sono proprio queste tipologie di componenti che, oggi, caratterizzano il mercato dell’elettronica, specialmente per quel che riguarda il campo dell’energia rinnovabile (solare ed eolica), per la diffusione di dispositivi altamente efficienti.
Cosa sono gli IGBT e gli FRD
IGBT e FRD sono due tipi di dispositivi a semiconduttore utilizzati nell’elettronica di potenza (vedi relative caratterizzazioni generiche in figura 1). L’IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) è un tipo di transistor a giunzione bipolare con isolamento del gate, che combina le caratteristiche di un MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) con quelle di un transistor bipolare. Gli IGBT sono comunemente utilizzati per la commutazione di alta potenza in applicazioni per motori, inverter e altri dispositivi di alimentazione. Sono in grado di gestire correnti elevate e alte tensioni di commutazione, offrendo un basso consumo di energia e un’elevata efficienza. Un transistor IGBT resta in stato di interdizione fino a quando la tensione tra il gate e l’emettitore non supera il valore di soglia. In stato di interdizione, la tensione fra collettore ed emettitore è sopportata dalla giunzione P/N, che è molto spessa e può tollerare senza problemi tensioni molto alte. L’FRD (Fast Recovery Diode) è un tipo di diodo a ripristino veloce, che si caratterizza per un tempo di recupero inferiore rispetto ai diodi standard. Gli FRD sono comunemente utilizzati in applicazioni che richiedono una commutazione ad alta frequenza. Sono in grado di gestire elevate correnti, con una bassa differenza di potenziale ai capi, consentendo di minimizzare le perdite di energia e aumentare l’efficienza del sistema. La strategia di EcoSemitek – i cui prodotti sono oggi distribuiti in Italia da MOS Srl – va incontro all’ambiente e all’energia pulita, mettendo a disposizione del mercato nuove soluzioni di qualità legate alle moderne tecnologie. Sin dall’inizio l’azienda ha istituito una linea di produzione di massa di moduli FRD e IGBT, con grandi capacità produttive ottenendo, nel contempo, diverse certificazioni riconosciute a livello mondiale e sono spesso richieste come requisiti minimi di qualità e sicurezza. Innanzitutto dovrebbero avere una buona capacità di dissipazione del calore. Essi, infatti, essi sono soggetti a riscaldamento a causa dell’alta corrente che scorre attraverso. Inoltre dovrebbero essere progettati per sopportare tensioni di rottura adeguate alle specifiche dell’applicazione. Anche la corrente massima deve essere scelta con cura, in modo da poter operare in sicurezza senza danneggiarsi. Anche la velocità di commutazione (ossia la velocità a cui il componente può passare dalla conduzione alla non-conduzione e viceversa) deve essere attentamente selezionata, al fine di poter adattare il dispositivo alla circuiteria induttiva e capacitiva a monte e a valle. Tali componenti dovrebbero essere progettati per avere una durata adeguata e un basso tasso di guasti, in modo da garantire l’affidabilità dell’applicazione in cui sono utilizzati.
Progetti vincenti con IGBT e FRD di EcoSemitek
Gli IGBT e gli FRD sono componenti elettronici comuni utilizzati nei sistemi di alimentazione elettrica di potenza per motori, inverter e altri dispositivi. Per ottenere prestazioni superiori i progettisti devono affrontare e superare diverse sfide, allo scopo di ottenere sistemi altamente efficienti. Di seguito sono elencati alcune difficoltà tecnologiche che essi devono superare:
- velocità di commutazione: aumentare la velocità di commutazione del dispositivo può migliorare la risposta del sistema e la sua efficienza. Questo può essere ottenuto attraverso la riduzione delle capacità parassite dei dispositivi;
- riduzione delle perdite di conduzione: le perdite di conduzione sono una fonte di dissipazione di energia in un dispositivo di controllo della potenza. La riduzione di queste perdite può essere ottenuta attraverso l’uso di materiali semiconduttori di alta qualità e la riduzione della resistenza di conduzione del dispositivo, nonché attraverso tecniche circuitali per far avvenire le commutazioni più delicate;
- soppressione del rumore: il rumore elettrico può influire sulle prestazioni del sistema e può essere introdotto dal dispositivo stesso. La sfida è quella di progettare il dispositivo in modo da ridurre al minimo il rumore;
- efficienza: migliorare l’efficienza del sistema è una sfida comune nella progettazione di dispositivi di controllo della potenza. Ciò può essere raggiunto mediante la riduzione delle perdite di commutazione e delle perdite di conduzione del dispositivo. L’utilizzo di dispositivi di commutazione caratterizzati da una più bassa possibile resistenza elettrica contribuisce, in maniera importante, a raggiungere lo scopo;
- tolleranza alle sovratensioni: i picchi di tensione possono danneggiare il dispositivo. La sfida è quella di progettare il dispositivo in modo da sopportare sovratensioni senza subire danni;
- affidabilità: la durata e la stabilità del dispositivo sono fondamentali per garantire un funzionamento affidabile del sistema. Ciò richiede la selezione di materiali di alta qualità e la progettazione di un sistema di raffreddamento adeguato per ridurre lo stress termico sul dispositivo.
Applicazioni e utilizzi
Molto spesso i diodi di ricircolo FRD sono utilizzati in congiunzione agli IGBT (ma anche a transistor e MOSFET). Tale diodo deve essere caratterizzato da un recupero rapido inverso, che non solo influisce sulle perdite di potenza ma ha anche un grande impatto sulle emissioni EMI. Poiché l’IGBT è un elemento di commutazione, la velocità di commutazione dipende in gran parte dal tempo di accensione e quello di spegnimento, influenzando più o meno sulle perdite di potenza. Come si può osservare in figura 2, un seppur semplice sistema di commutazione, con un carico fortemente induttivo, comporta alti picchi di tensione sull’elemento di commutazione, a volte anche dannosi per il componente. L’aggiunta di un diodo di ricircolo attenua in modo significativo tale evenienza., salvaguardando i dispositivi. Ma è necessario che tale diodo sia in grado di sopportare una grande energia e, soprattutto risulti estremamente veloce.
Un altro metodo di protezione per circuiti ad alta velocità di commutazione è rappresentato in figura 3, nel quale è utilizzato un diodo clamp, noto come diodo di blocco. Esso funziona come un limitatore di tensione, bloccando la tensione massima applicata al circuito ad un valore predefinito.
In particolare, le applicazioni pratiche dei componenti di EcoSemitek si possono collocare nei seguenti settori:
- macchine per saldatura;
- UPS;
- sistemi elettrici industriali pesanti;
- commutazioni varie;
- alimentazione per telecomunicazioni;
- automobilistiche e ferroviarie;
- SMPS ad alta potenza;
- sistema solari ed eolici
- ascensori;
- motori industriali.
L’offerta FRD e IGBT
EcoSemitek offre una vasta gamma di FRD da 400 a 1200 V in contenitori isolati e non isolati. La tecnologia Ultra-FRD è ideale per le applicazioni che richiedono una commutazione molto veloce e un recupero graduale per ridurre le EMI/RFI. La gamma Ultra-FRD è particolarmente apprezzata nelle applicazioni di commutazione ad alta velocità come i convertitori PWM o a risonanza per la saldatura, gli inverter solari e gli alimentatori a commutazione. Per quanto riguarda l’offerta dei componenti FRD, come si può osservare in figura 4, sono disponibili le seguenti serie:
- serie 400 V;
- serie 600 V;
- serie 1200 V.
Le varie serie si differenziano tra loro per la tensione VRRM, nei i vari package SOT-227, FD2, FD3, FD4, FD5 e le diverse correnti dirette, comprese tra 60 A e 300 A. In particolare:
- la serie 400 V è rappresentata da FRD capaci di lavorare fino a una tensione VRRM di 400 V, con correnti di 90×2 A,100×2 A, 150×2 A, 160×2 A, 200×2 A, 300×1 A. La tensione diretta (VF) è compresa tra 1 V e 1.2 V;
- la serie 600 V è rappresentata da FRD capaci di lavorare fino a una tensione VRRM di 600 V, con correnti di 75×2 A, 100×2 A, 150×2 A, 200×2 A e 300×1 A. La tensione diretta (VF) è di 1.3 V;
- la serie 1200 V è rappresentata da FRD capaci di lavorare fino a una tensione VRRM di 1200 V, con correnti di 50×2 A, 60×2 A, 75×2 A,100×2 A, 125×2 A, 150×2 A, 200×2 A. La tensione diretta (VF) è compresa tra 1.5 V e 2.15 V.
Per quanto riguarda, invece, l’offerta dei degli interruttori elettronici, EcoSemitek offre una gamma di IGBT doppi e a fase, con tensione nominale di 600 V e 1200 V, in package isolati. EcoSemitek sfrutta la robusta tecnologia SPT+IGBT per ottenere un’elevata SOA, con caratteristiche di commutazione uniformi e basse perdite di commutazione, essenziali per tutte le applicazioni di alta potenza e alta frequenza. Come si può osservare in figura 5, sono disponibili le seguenti serie:
- serie 600 V;
- serie 1200 V.
Le due serie si differenziano tra loro per la tensione collettore-emettitore (VCES), nei i vari package FD7, FD8, FD9 e le diverse correnti, comprese tra 75 A e 300 A. In particolare:
- la serie 600 V è rappresentata da IGBT capaci di lavorare fino a una tensione VCES di 600 V, con correnti di 75×2 A, 100×2 A, 150×2 A, 200×2 A e 300×2 A. La tensione collettore-emettitore in saturazione VCE(sat) è compresa tra 1.95 V e 2.60 V;
- la serie 1200 V è rappresentata da IGBT capaci di lavorare fino a una tensione VCES di 1200 V, con correnti di 75×2 A, 100×2 A, 150×2 A, 200×2 A e 300×2 A.. La tensione collettore-emettitore in saturazione VCE(sat) è compresa tra 1.80 V e 3.20 V.
Conclusioni
EcoSemitek è impegnata nella produzione di componenti elettronici di potenza ad alta efficienza, in particolare IGBT e FRD. Grazie alla professionalità e all’esperienza del suo team di ingegneri, la società è in grado di offrire prodotti di alta qualità e di utilizzare nuove tecnologie per migliorare continuamente le prestazioni e l’affidabilità dei suoi componenti. I suoi prodotti sono distribuiti da MOS, che si avvale di partner di alto livello, capaci di fornire alti standard dei prodotti e di supporto tecnico per la gestione dell’intero ciclo di sviluppo della produzione. Il vero valore aggiunto offerto dall’azienda di distribuzione italiana è rappresentato dalla possibilità di offrire soluzioni personalizzate e prodotti specializzati per rispondere a ogni esigenza applicativa, disporre di un magazzino automatizzato per garantire l’immediata disponibilità dei componenti e il loro tracciamento e identificazione, rispondere con estrema rapidità e flessibilità alle richieste del mercato
Chi è il distributore MOS
MOS è un’azienda fondata nel 1989, specializzata nella distribuzione e fornitura di componenti elettronici passivi, attivi ed elettromeccanici per il mercato italiano e internazionale. Fornisce soluzioni personalizzate e dispone di una rete di distribuzione specializzata con i produttori partner, un moderno magazzino per lo stoccaggio, la tracciabilità dei prodotti, l’etichettatura personalizzata e un team di assistenza clienti dedicato per fornire risposte rapide e feedback. MOS Srl è partner di qualificate aziende italiane e internazionali che forniscono prodotti e assistenza tecnica di alta qualità. Ha inoltre ottenuto le certificazioni ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001 che attestano i sistemi di gestione della qualità, la gestione ambientale e la sicurezza sul lavoro. MOS Srl fornisce un’ampia gamma di componenti e prodotti nel mercato elettronico, come componenti elettronici attivi e passivi e componenti elettromeccanici, e si dedica a settori come l’automazione, il consumo, l’energia, le telecomunicazioni, l’automotive, l’industria, il medicale e l’internet delle cose.
