Zaloguj
Spis treści
Powraca... nowe, czyli normalnie zatkane tranzystory SiC i GaN
Najprościej mówiąc, potrzebne byłyby dużo szybsze od krzemowych, normalnie zatkane wysokonapięciowe MOSFET-y N. Różne czynniki powodują, że nie mają tu szans tranzystory z GaAs, a użytecznymi materiałami są węglik krzemu (SiC), a jeszcze lepszym azotek galu (GaN). Jednak realizacja MOSFET-ów z tych materiałów jest z różnych względów trudna, a nawet bardzo trudna. Dlatego najpierw zaczęły się pojawiać pewne nietypowe rozwiązania.
I tak pod adresem: https://bit.ly/3k3pafv, można znaleźć karty katalogowe JFET-ów mocy pod marką Micross Components. Jak jednak widać na rysunku 24, charakterystyka przejściowa mało przypomina charakterystykę klasycznego JFET-a, bo przy zerowym napięciu bramki jest on... zatkany. Zaczyna się otwierać dopiero przy dodatnim napięciu bramki około 1 V. Jest to możliwe m.in. dzięki zastosowaniu SiC, przez co napięcie przewodzenia złącza wejściowego jest wysokie, w temperaturze pokojowej wynosi około 2,4 V.
Podobny tranzystor, wykonany z GaN, znajdziemy choćby w ofercie Infineona. Rysunek 25 pokazuje charakterystykę przejściową tranzystora IGT60R070D1, a druga, czerwona krzywa pokazuje... prąd bramki, pojawiający się przy zwiększaniu (dodatniego) napięcia bramki! Podobne tranzystory znajdziemy i u innych producentów. Mamy tu nietypowe tranzystory JFET normalnie zatkane, w których dopuszcza się przepływ prądu bramki.
Na rynku są i inne nieco zaskakujące, skuteczne rozwiązania. Normalnie otwarty tranzystor jest stosunkowo prosty i ma znakomite właściwości jako wysokonapięciowy przełącznik. Wadę, że jest normalnie otwarty, likwiduje dodanie klasycznego, niskonapięciowego MOSFET-a według rysunku 26. Taka hybryda ma istotne zalety: dobre właściwości i „klasyczny” sposób sterowania. Wadą jest konieczność montażu w obudowie dwóch struktur.
Przykład kaskody SiC można znaleźć na przykład pod adresem: https://bit.ly/2BWE1ad.
Niedawno takie tranzystory GaN + Si wypuściła Nexperia (NXP, dawniej Philips) – rysunek 27.
Jeżeli chodzi o prawdziwe tranzystory MOSFET z materiałów WBG, to znana firma Cree, od dawna wykorzystująca SiC, między innymi do wczesnych niebieskich diod LED, wprowadziła pierwszy SiC MOSFET w styczniu 2011. Kosztowny jak na tamte lata tranzystor CMF20120D w obudowie TO-247 miał moc 215 W, 1200 V, 42 A (TC=25˚C), 80 mV.
Dziś dostępnych jest wiele wysokonapięciowych MOSFET-ów SiC (nie ma niskonapięciowych). Tranzystory takie ma w swej ofercie wiele firm, w tym choćby tacy giganci jak ST czy Infineon. Przykład na rysunku 28.
Interesującym pytaniem jest: czy dostępne są też „prawdziwe” MOSFET-y GaN? Czy istnieją tranzystory GaN z izolowaną bramką?
