Les transistors en carbure de silicium ont rapidement gagn\u00e9 du terrain dans les applications d'\u00e9lectronique de puissance qui exigent des dispositifs semi-conducteurs \u00e0 plus haute tension, en raison de plusieurs propri\u00e9t\u00e9s cl\u00e9s qui leur permettent d'offrir des niveaux de performance in\u00e9gal\u00e9s par les dispositifs fabriqu\u00e9s \u00e0 partir d'autres mat\u00e9riaux.<\/p>\n
Le carbure de silicium est un mat\u00e9riau solide qui poss\u00e8de des propri\u00e9t\u00e9s de semi-conducteur \u00e0 large bande interdite. Il est form\u00e9 par la combinaison de silicium et de carbone avec des liaisons covalentes fortes pour former cette substance robuste.<\/p>\n
Le carbure de silicium est un mat\u00e9riau semi-conducteur compos\u00e9 dont l'intensit\u00e9 du champ \u00e9lectrique de rupture est sup\u00e9rieure \u00e0 celle du silicium. Cela lui permet de fonctionner dans des conditions o\u00f9 d'autres mat\u00e9riaux semi-conducteurs ne le peuvent pas, ce qui en fait un candidat int\u00e9ressant pour les applications d'\u00e9lectronique de puissance.<\/p>\n
Bien que le carbure de silicium pur agisse comme un isolant \u00e9lectrique, il peut \u00eatre rendu conducteur d'\u00e9lectricit\u00e9 par l'ajout contr\u00f4l\u00e9 d'impuret\u00e9s telles que des dopants d'aluminium, de bore et de gallium qui cr\u00e9ent des r\u00e9gions de type P et de type N n\u00e9cessaires \u00e0 la fabrication des dispositifs. .<\/p>\n
Le carbure de silicium poss\u00e8de non seulement une capacit\u00e9 de tension \u00e9lev\u00e9e, mais aussi une large plage de temp\u00e9rature de fonctionnement et une excellente conductivit\u00e9 thermique, ce qui le rend adapt\u00e9 aux applications de commutation \u00e0 haute temp\u00e9rature. En outre, le carbure de silicium pr\u00e9sente une largeur de bande interdite trois fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du silicium, ce qui permet de r\u00e9duire les niveaux de concentration des porteurs et d'am\u00e9liorer les performances de commutation.<\/p>\n
Les MOSFET SiC diff\u00e8rent consid\u00e9rablement de leurs homologues en silicium en ce sens qu'ils pr\u00e9sentent une r\u00e9sistance \u00e0 l'enclenchement et des pertes de commutation plus faibles tout en \u00e9tant tr\u00e8s efficaces, offrant des temps de r\u00e9ponse plus rapides et une capacit\u00e9 de remplacement dans diverses applications d'\u00e9lectronique de puissance. Ils peuvent remplacer les IGBT et les MOSFET de puissance standard dans les applications \u00e0 haute fr\u00e9quence tout en g\u00e9rant des transitoires de niveau sup\u00e9rieur qui causeraient autrement des dommages.<\/p>\n
La large bande interdite des transistors en carbure de silicium leur permet de supporter des temp\u00e9ratures de fonctionnement plus \u00e9lev\u00e9es que celles de leurs homologues en silicium, gr\u00e2ce \u00e0 leur capacit\u00e9 \u00e0 canaliser les \u00e9lectrons. Des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es forceraient autrement les \u00e9lectrons \u00e0 sortir de la bande de conduction et provoqueraient des courants qui perturberaient les op\u00e9rations logiques - un probl\u00e8me qui ne se pose pas avec la large bande interdite du carbure de silicium, qui d\u00e9place les \u00e9lectrons plus efficacement que dans les transistors en silicium.<\/p>\n
Des chercheurs de la Case Western Reserve University ont r\u00e9cemment men\u00e9 une exp\u00e9rience impressionnante, au cours de laquelle des MOSFET en carbure de silicium ont fonctionn\u00e9 pendant plus de 105 heures dans un four extr\u00eamement chaud, \u00e0 des temp\u00e9ratures proches de 550 degr\u00e9s Celsius, d\u00e9passant de loin toute temp\u00e9rature minimale de fonctionnement requise dans la plupart des applications d'\u00e9lectronique de puissance.<\/p>\n
Les chercheurs ont cr\u00e9\u00e9 un MOSFET avec une couche de d\u00e9rive N, une r\u00e9gion de source N+, une grille en tranch\u00e9e, des \u00e9lectrodes de drain et d'alimentation m\u00e9talliques, ainsi qu'une r\u00e9gion de source N+ ; cette configuration est souvent appel\u00e9e dispositif DMOS planaire. Ils ont ensuite test\u00e9 un circuit de bascule D \u00e0 d\u00e9clenchement par front n\u00e9gatif qui d\u00e9tecte les transitoires n\u00e9gatifs d'un signal CA et les compare aux transitoires positifs pour cr\u00e9er un circuit de bascule D \u00e0 d\u00e9clenchement par front n\u00e9gatif qui capture les transitoires n\u00e9gatifs mesur\u00e9s par rapport aux transitoires positifs en temps r\u00e9el.<\/p>\n
Ils ont constat\u00e9 que la puce fonctionnait exceptionnellement bien dans des conditions extr\u00eames, avec un seul bit d\u00e9faillant apr\u00e8s 95 heures de fonctionnement \u00e0 470 degr\u00e9s Celsius. Cela sugg\u00e8re qu'elle pourrait \u00eatre utilis\u00e9e dans diverses applications n\u00e9cessitant des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, notamment les chargeurs de v\u00e9hicules \u00e9lectriques et les \u00e9quipements fonctionnant \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n
Les dispositifs en carbure de silicium (SiC) sont devenus un choix de plus en plus populaire dans les applications cl\u00e9s de l'\u00e9lectronique de puissance, notamment les onduleurs qui convertissent les panneaux solaires photovolta\u00efques en courant continu, les convertisseurs industriels de courant alternatif en courant continu pour le stockage de l'\u00e9lectricit\u00e9 et les chargeurs de v\u00e9hicules \u00e9lectriques. Cette tendance peut \u00eatre attribu\u00e9e \u00e0 la capacit\u00e9 des dispositifs SiC \u00e0 g\u00e9rer des tensions plus \u00e9lev\u00e9es avec des pertes r\u00e9duites par rapport \u00e0 leurs homologues fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de semi-conducteurs en silicium traditionnels, ce qui augmente consid\u00e9rablement l'efficacit\u00e9 des syst\u00e8mes de conversion de l'\u00e9nergie.<\/p>\n
Le SiC pur est un isolant, mais lorsqu'il est dop\u00e9 avec des impuret\u00e9s telles que l'aluminium, le gallium ou le bore, il devient conducteur d'\u00e9lectricit\u00e9 et peut conduire l'\u00e9lectricit\u00e9 plus facilement. Ces dopants peuvent ensuite \u00eatre cultiv\u00e9s sur des substrats de silicium pour produire des transistors \u00e0 effet de champ en carbure de silicium m\u00e9tal-oxyde-semiconducteur (SiC MOSFET).<\/p>\n
L'intensit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e du champ \u00e9lectrique de rupture des MOSFET SiC les rend id\u00e9aux pour les topologies \u00e0 commutation dure telles que LLC et ZVS, dans lesquelles les dispositifs s'allument et s'\u00e9teignent \u00e0 des fr\u00e9quences \u00e9lev\u00e9es. En outre, les MOSFET SiC pr\u00e9sentent de faibles pertes de commutation, ce qui permet aux concepteurs de r\u00e9duire la taille des condensateurs et des inductances tout en diminuant le co\u00fbt total du syst\u00e8me. En outre, le fait de les faire fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es permet de minimiser les pertes de puissance tout en augmentant l'efficacit\u00e9 du syst\u00e8me.<\/p>\n
Les dispositifs de puissance en carbure de silicium (SiC) se distinguent par leur long\u00e9vit\u00e9 exceptionnelle, car ils sont capables de r\u00e9sister \u00e0 des temp\u00e9ratures, des tensions et des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es que les semi-conducteurs \u00e0 base de silicium - qui tombent souvent en panne pr\u00e9matur\u00e9ment en raison de certaines circonstances - ce qui rend ces dispositifs robustes id\u00e9aux pour les topologies de commutation dure et r\u00e9sonante telles que LLC et ZVS, ainsi que pour d'autres conceptions de circuits \u00e0 haute performance en raison des faibles pertes \u00e0 l'\u00e9tat passant et de l'efficacit\u00e9 de la conversion d'\u00e9nergie. Les dispositifs SiC sont donc tr\u00e8s recherch\u00e9s.<\/p>\n
La structure atomique unique du SiC lui permet de se comporter comme un mat\u00e9riau semi-conducteur alternatif, sa bande interdite \u00e9tant presque trois fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle des semi-conducteurs au silicium traditionnels, ce qui a donn\u00e9 naissance aux mat\u00e9riaux \u00e0 large bande interdite comme le SiC.<\/p>\n
Le SiC se distingue par sa conductivit\u00e9 thermique et ses circuits de refroidissement courts, ce qui r\u00e9duit globalement les pertes de puissance. En outre, sa tension de claquage \u00e9lev\u00e9e permet aux concepteurs de r\u00e9duire la taille des dispositifs sans compromettre les performances ou la fiabilit\u00e9.<\/p>\n
Alors que les dispositifs conventionnels en silicium restent la norme industrielle pour l'\u00e9lectronique de puissance, la pression croissante des gouvernements en faveur d'une r\u00e9duction des \u00e9missions et la popularit\u00e9 grandissante des BEV incitent les entreprises \u00e0 explorer d'autres mat\u00e9riaux comme le SiC et le GaN, qui offrent des caract\u00e9ristiques sup\u00e9rieures susceptibles de les remplacer dans divers composants d'un v\u00e9hicule \u00e9lectrique.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide transistors have quickly gained ground in power electronics applications that demand higher voltage semiconductor devices, due to several key properties that allow them to provide performance levels not seen with devices made from other materials. Silicon carbide is a strong material with wide band-gap semiconductor properties. It is formed from combining silicon and… Lire la suite »Avantages des transistors en carbure de silicium dans les applications d'\u00e9lectronique de puissance<\/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-517","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517","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=517"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":518,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517\/revisions\/518"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=517"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=517"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=517"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}