A empresa americana Wolfspeed lançou recentemente um MOSFET de potência de carbeto de silício (SiC) de 10 quilovolts, o primeiro produto comercializado neste nível de tensão, marcando um avanço significativo da tecnologia SiC no campo da conversão de potência de alta tensão. Este novo dispositivo tem o potencial de fornecer soluções inovadoras para o design de fontes de alimentação em redes elétricas, eletrificação industrial e instalações de computação de grande porte.
O novo dispositivo CPM3-10000-0300A foi otimizado para os desafios de confiabilidade e desempenho em sistemas de conversão de potência de alta eficiência. A empresa afirma que, através de análises de ruptura dielétrica dependente do tempo, a vida útil projetada do dispositivo sob uma polarização de porta contínua de 20 volts pode chegar a aproximadamente 158.000 anos. Sua arquitetura também resolve o problema de degradação bipolar na operação de MOSFETs de SiC de alta tensão, tornando o diodo de corpo mais confiável em aplicações de comutação.
O lançamento do MOSFET de SiC de 10 kV traz maior flexibilidade para o design de conversores. Sistemas que anteriormente exigiam múltiplos dispositivos de baixa tensão em série ou estruturas complexas agora podem ser simplificados usando chaves de tensão mais alta. Isso ajuda a reduzir o número de células em topologias de múltiplos estágios ou a transicionar de inversores de três níveis para arquiteturas de dois níveis, diminuindo assim a contagem de componentes e a complexidade do sistema.
Comparado com soluções tradicionais de transistores bipolares de porta isolada, dispositivos de SiC de tensão mais alta suportam frequências de comutação mais altas. Em alguns sistemas de conversão de potência, a frequência de comutação pode ser aumentada de centenas de hertz para alguns quilohertz, permitindo componentes magnéticos menores e maior densidade de potência. Uma eficiência de conversão próxima de 99%, em comparação com tecnologias tradicionais baseadas em silício, também pode aliviar a carga de gerenciamento térmico.
As características de comutação rápida do dispositivo, como tempos de subida inferiores a 10 nanossegundos, o tornam adequado para substituir sistemas de estado sólido por interruptores de centelha mecânica. As chaves de SiC de estado sólido evitam a formação de arco, fornecendo temporização mais precisa em aplicações de potência de pulso, com potenciais aplicações em áreas como extração de energia geotérmica, gravação de semicondutores, sistemas de energia de data centers e produção química.
O MOSFET de SiC CPM3-10000-0300A está atualmente disponível na forma de chip para amostragem e qualificação por clientes, impulsionando ainda mais o desenvolvimento da tecnologia eletrônica de potência de alta tensão.
