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Chip de potencia que hace que los sistemas sean más pequeños y rápidos
Wolfspeed ha anunciado el primer MOSFET de potencia de carburo de silicio (SiC) de 10 kV disponible comercialmente en la industria.Está dirigido a sistemas de alto voltaje, donde permite un diseño de sistemas más flexible, mejora la durabilidad y respalda la energía confiable y sostenible para aplicaciones como infraestructura de red, electrificación industrial y centros de datos de IA.El dispositivo desafía los enfoques de conversión de energía existentes al ofrecer un camino para modernizar la infraestructura eléctrica crítica y respaldar las crecientes demandas de energía.
A nivel de dispositivo, establece un nuevo punto de referencia en cuanto a durabilidad y rendimiento.El análisis de vida útil de la ruptura dieléctrica intrínseca dependiente del tiempo (TDDB) predice 158.000 años de funcionamiento con una polarización de puerta continua de 20 V.También es el primer MOSFET de SiC de 10 kV que aborda la degradación bipolar manteniendo al mismo tiempo un rendimiento confiable, incluido el funcionamiento del diodo del cuerpo, un requisito importante para sistemas UPS de voltaje medio, energía eólica y aplicaciones de transformadores de estado sólido.
La capacidad de voltaje más alto afecta directamente el diseño del sistema.Permite una libertad arquitectónica que antes no era posible, permitiendo la simplificación de los sistemas de conversión de energía.Los diseños de múltiples celdas se pueden combinar en menos celdas y las topologías de inversores de tres niveles pueden pasar a diseños de dos niveles.Estos cambios pueden reducir el costo general del sistema en aproximadamente un 30%.
El rendimiento de la conmutación también mejora la eficiencia y el tamaño del sistema.Al aumentar la frecuencia de conmutación de 600 Hz a 10 000 Hz, la densidad de potencia puede mejorar en más de un 300 %.Esto reduce el tamaño del sistema magnético y simplifica los circuitos de control y accionamiento de puerta.
El rendimiento térmico también se mejora a nivel del sistema.Con una eficiencia de conversión que alcanza el 99 %, los requisitos térmicos se pueden reducir hasta en un 50 %, lo que permite soluciones de refrigeración más sencillas en comparación con los sistemas basados en IGBT.
En aplicaciones de energía pulsada, el dispositivo introduce un cambio respecto de la conmutación mecánica.Con un tiempo de subida de menos de 10 ns, puede reemplazar los interruptores mecánicos de descargador de chispas que se degradan debido a la formación de arcos de alta corriente y alta temperatura.La conmutación de estado sólido que utiliza MOSFET de SiC elimina la formación de arcos, mejora la eficiencia de la transferencia de energía y proporciona un mejor control de sincronización.
Esto también reduce el tamaño y la complejidad del sistema en aplicaciones como sistemas de energía geotérmica, fuentes de alimentación para centros de datos de IA, grabado por plasma de semiconductores y producción de fertilizantes.