Le carbure de silicium (SiC) peut supporter des tensions \u00e9lev\u00e9es pouvant atteindre dix fois celles du silicium, ce qui en fait le mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications en \u00e9lectronique de puissance. De plus, la conductivit\u00e9 thermique et la mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons sup\u00e9rieures du SiC par rapport au silicium contribuent \u00e0 minimiser les pertes de commutation. Gr\u00e2ce \u00e0 ces caract\u00e9ristiques, les diodes et les transistors en SiC fonctionnent plus efficacement que leurs \u00e9quivalents en silicium \u00e0 des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es sans perte de performance.<\/p>\n
Les dispositifs bipolaires traditionnels pr\u00e9sentent une r\u00e9sistance importante au niveau de la couche n lorsque la tension appliqu\u00e9e d\u00e9passe leur tension de claquage. Pour rem\u00e9dier \u00e0 cela, on peut recourir au dopage p afin d'introduire des porteurs minoritaires dans la couche n \u00e9paisse et permettre ainsi aux \u00e9lectrons et aux trous, dont la densit\u00e9 est sup\u00e9rieure \u00e0 celle des donneurs, de contribuer au flux de courant et de r\u00e9duire la r\u00e9sistance de la couche n en mode de polarisation positive.<\/p>\n
L'injection de porteurs minoritaires s'est r\u00e9v\u00e9l\u00e9e tr\u00e8s efficace pour r\u00e9duire consid\u00e9rablement la r\u00e9sistance de la couche n dans les dispositifs de puissance en SiC, ce qui permet d'atteindre des tensions plus \u00e9lev\u00e9es, de r\u00e9duire la r\u00e9sistance \u00e0 la mise sous tension et d'acc\u00e9l\u00e9rer le fonctionnement \u2013 des caract\u00e9ristiques essentielles pour des convertisseurs de puissance efficaces, tels que ceux utilis\u00e9s dans les onduleurs de traction des v\u00e9hicules \u00e9lectriques ou les syst\u00e8mes solaires coupl\u00e9s \u00e0 un stockage d'\u00e9nergie assurant la formation du r\u00e9seau.<\/p>\n
Compte tenu de ces consid\u00e9rations, un nombre croissant de fabricants de composants \u00e9lectroniques de puissance adoptent des diodes Schottky et des MOSFET en carbure de silicium pouvant supporter des tensions allant jusqu\u2019\u00e0 1 200 V afin de concevoir des chargeurs embarqu\u00e9s pour v\u00e9hicules, des onduleurs solaires pour la formation de r\u00e9seau, des applications de recharge rapide en courant continu pour v\u00e9hicules \u00e9lectriques et des applications de recharge rapide en courant continu prenant en charge des tensions de conduite plus \u00e9lev\u00e9es, tout en augmentant l'autonomie des v\u00e9hicules \u00e9lectriques. En adoptant ces composants, ils proposent des solutions plus compactes, plus l\u00e9g\u00e8res et plus rentables, tout en prenant en charge des tensions de conduite plus \u00e9lev\u00e9es pour une autonomie accrue des v\u00e9hicules \u00e9lectriques.<\/p>\n
Le silicium (Si, bande interdite : 1,1 eV) est depuis longtemps consid\u00e9r\u00e9 comme le mat\u00e9riau id\u00e9al pour les dispositifs de puissance. Les composants \u00e9lectroniques \u00e0 base de silicium permettent de r\u00e9duire la taille des circuits, d'augmenter leur vitesse de fonctionnement et de les faire fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures, des tensions et des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es que ceux fabriqu\u00e9s \u00e0 partir d'autres mat\u00e9riaux semi-conducteurs.<\/p>\n
Cependant, les dispositifs \u00e0 base de silicium atteignent leurs limites de performance en raison des contraintes impos\u00e9es par leurs mat\u00e9riaux. Pour r\u00e9pondre aux tensions \u00e9lev\u00e9es requises par les applications de puissance, les dispositifs de puissance au silicium doivent supporter un courant \u00e0 l'\u00e9tat bloqu\u00e9 important. Alors que ce courant est g\u00e9n\u00e9ralement maintenu \u00e0 un niveau n\u00e9gligeable dans les diodes et les transistors polaris\u00e9s en inverse, s'il la force du champ \u00e9lectrique d\u00e9passe la tension de claquage critique, il pourrait rapidement augmenter et devenir consid\u00e9rable.<\/p>\n
En raison de ces contraintes, les semi-conducteurs \u00e0 large bande interdite, tels que le nitrure de gallium (GaN) et le carbure de silicium (SiC), qui peuvent supporter des champs \u00e9lectriques bien plus \u00e9lev\u00e9s, ont connu une expansion rapide sur le march\u00e9.<\/p>\n
Le carbure de silicium offre une conductivit\u00e9 thermique quatre fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du silicium, ce qui permet un refroidissement plus rapide et une r\u00e9duction des pertes de puissance. De ce fait, les composants en carbure de silicium sont particuli\u00e8rement adapt\u00e9s aux applications \u00e0 haute fr\u00e9quence.<\/p>\n
Les propri\u00e9t\u00e9s des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) permettent une commutation \u00e0 haute vitesse \u00e0 des tensions plus faibles, ce qui am\u00e9liore le rendement \u00e9nerg\u00e9tique des convertisseurs CC\/CC et des onduleurs CA\/CC. Cela se traduit par des formats plus compacts, une capacit\u00e9 de fonctionnement \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es et une conception moins complexe, ce qui entra\u00eene une r\u00e9duction consid\u00e9rable du co\u00fbt et du poids de ces deux types de syst\u00e8mes.<\/p>\n
Les composants SiC pr\u00e9sentent \u00e9galement une distorsion harmonique du courant nettement moindre, un crit\u00e8re important dans les syst\u00e8mes UPS industriels. La distorsion harmonique du courant provoque des d\u00e9clenchements intempestifs et des erreurs g\u00eanants qui entra\u00eenent une augmentation des co\u00fbts de maintenance et une diminution de la disponibilit\u00e9 du syst\u00e8me \u2013 un probl\u00e8me que les onduleurs \u00e0 alimentation propre \u00e9quip\u00e9s de filtres actifs int\u00e9grant des diodes Schottky en SiC permettent d'\u00e9viter efficacement.<\/p>\n
Le SiC est de plus en plus utilis\u00e9 dans les interfaces de batteries et les variateurs de moteur des v\u00e9hicules \u00e9lectriques en raison de sa densit\u00e9 de puissance, de son rendement, de sa vitesse de commutation et de sa r\u00e9sistance \u00e0 la temp\u00e9rature sup\u00e9rieurs. Les technologies conventionnelles, telles que les transistors bipolaires \u00e0 grille isol\u00e9e (IGBT) et les transistors \u00e0 effet de champ \u00e0 oxyde m\u00e9tallique de silicium (MOSFET), atteignent leurs limites dans ces applications.<\/p>\n
Les MOSFET au carbure de silicium 3300 V de Wolfspeed permettent de r\u00e9duire les pertes de 301 % et de r\u00e9aliser des \u00e9conomies de 151 % par rapport \u00e0 leurs \u00e9quivalents en silicium, offrant ainsi aux concepteurs une plus grande libert\u00e9 pour am\u00e9liorer le rendement des syst\u00e8mes, r\u00e9duire l'encombrement et fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es dans des applications industrielles exigeantes, notamment les alimentations sans coupure (UPS). Un onduleur de secours \u00e9quip\u00e9 de MOSFET SiC peut offrir des performances encore sup\u00e9rieures pour des utilisations critiques telles que les machines industrielles ou les centres de donn\u00e9es.<\/p>\n
Les diodes de Schottky pr\u00e9sentent des chutes de tension directe nettement inf\u00e9rieures \u00e0 celles de leurs homologues en silicium ou en germanium, en raison des diff\u00e9rences de fonction de travail entre le m\u00e9tal et le semi-conducteur. Lorsque ces mat\u00e9riaux entrent en contact, une barri\u00e8re \u00e9nerg\u00e9tique appel\u00e9e \u00ab barri\u00e8re de Schottky \u00bb se forme \u00e0 leur jonction, due \u00e0 la migration des \u00e9lectrons entre les surfaces des mat\u00e9riaux. Sous polarisation directe, cette barri\u00e8re d'\u00e9nergie commence \u00e0 s'affaiblir, permettant aux \u00e9lectrons des m\u00e9taux de passer plus librement dans la bande de conduction du semi-conducteur, ce qui entra\u00eene un flux de courant et une rectification. De plus, leur temps de r\u00e9cup\u00e9ration inverse est beaucoup plus court, ce qui leur permet de passer beaucoup plus rapidement d'un \u00e9tat de rectification \u00e0 un \u00e9tat de non-rectification.<\/p>\n
La partie gauche de ce sch\u00e9ma repr\u00e9sente un contact m\u00e9tallique, tandis que la partie droite montre un mat\u00e9riau semi-conducteur en silicium de type n dop\u00e9 ; les niveaux d'\u00e9nergie des deux mat\u00e9riaux sont diff\u00e9rents : le niveau de Fermi du m\u00e9tal \u00e9tant relativement plus \u00e9lev\u00e9 et proche de la bande de conduction du semi-conducteur, ce qui fait que le m\u00e9tal agit comme une anode tandis que le semi-conducteur agit comme une cathode ; la diff\u00e9rence de niveaux d'\u00e9nergie cr\u00e9e la barri\u00e8re de Schottky, permettant aux \u00e9lectrons provenant du contact m\u00e9tallique de p\u00e9n\u00e9trer dans le semi-conducteur sans \u00eatre arr\u00eat\u00e9s par l'isolant de la zone d'appauvrissement, ce qui emp\u00eache tout mouvement vers cette zone et permet aux \u00e9lectrons de circuler entre ces mat\u00e9riaux sans \u00eatre stopp\u00e9s par les isolants de la zone d'appauvrissement, isolants de la zone d'appauvrissement, isolant de la zone d'appauvrissement, isolant qui, autrement, pourrait bloquer leur passage vers le mat\u00e9riau semi-conducteur, provoquant l'entr\u00e9e de l'isolant de la zone d'appauvrissement p\u00e9n\u00e9trer dans les r\u00e9gions d'appauvrissement.<\/p>\n
Nexperia SiC est r\u00e9put\u00e9 pour ses diodes Schottky de qualit\u00e9 automobile, qui pr\u00e9sentent la plus faible chute de tension directe du secteur et les meilleures performances en mati\u00e8re de courant de surintensit\u00e9 pour les applications destin\u00e9es aux v\u00e9hicules \u00e9lectriques. Le courant de fuite peut \u00eatre limit\u00e9 par la recombinaison des porteurs aux interfaces ; c'est pourquoi Nexperia SiC a d\u00e9velopp\u00e9 un dispositif hybride appel\u00e9 diode Merged PiN Schottky (MPS), qui combine des diodes Schottky et des diodes p-n traditionnelles connect\u00e9es en parall\u00e8le, afin de minimiser le courant de fuite tout en conservant les excellentes performances en mati\u00e8re de courant de surintensit\u00e9 des diodes Schottky.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
High Voltage Silicon carbide (SiC) can withstand high voltages up to ten times higher than silicon, making it the perfect material for power electronics applications. Furthermore, SiC’s higher thermal conductivity and electron mobility compared to silicon helps minimize switching losses. As a result of these characteristics, SiC diodes and transistors operate more efficiently than their… Lire la suite »\u00c9lectronique de puissance au carbure de silicium<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-122","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=122"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":123,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122\/revisions\/123"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=122"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=122"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=122"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}