Soluções WBG – Wide Bandgap: Resiliência e potência

As aplicações com WBG são resilientes e diversificadas - características que os desenvolvedores de sistemas embarcados procuram. É por isso que esse texto examina os semicondutores WBG da UnitedSiC e Wolfspeed/Cree, Nexperia e UnitedSiC para dar suporte ao seu próximo projeto com WBG.
WBG

Às vezes, você tem que utilizar armas poderosas em seu projeto. Isso é o que os semicondutores Wide BandGap (WBG – Banda proibida ou gap de energia) podem ser. Como o nome indica, os semicondutores WBG têm uma banda maior do que o silício convencional.

O Gap de Energia é medido em eletronvolts (eV) com semicondutores WBG variando de 2eV a 4eV. O silício é 1,12eV. Portanto, os semicondutores WBG permitem maior eficiência, frequências de chaveamento, temperaturas de operação e tensões de ruptura do que os materiais semicondutores convencionais.

Por conta da versatilidade das soluções WBG, os engenheiros de projeto podem usar semicondutores WBG em diversas aplicações, que vão desde aplicações industriais, como motores e fontes de alimentação, a sistemas automotivos e de transporte, incluindo veículos híbridos e elétricos (EVs), aeronaves e navios. Em um nível industrial, os WBGs contribuem para fornecer maior eficiência energética em sistemas ferroviários, manufatura, usinas elétricas e muito mais. Semicondutores WBG também são empregados no inversor de tração de EVs e para carregamento de nível 3 de EVs.

O nitreto de gálio (GaN), que é um material WBG, é adequado para aplicações de radiofrequência de alta potência e oferece vantagens significativas sobre os semicondutores tradicionais. Os setores espacial e militar, especialmente os sistemas de radar de nível militar, se beneficiam dos semicondutores GaN. Os engenheiros de projeto apreciarão a robustez, o desempenho térmico, o peso e as dimensões reduzidas do GaN.

Em sistemas de telecomunicações, o GaN permite criar várias soluções inovadoras, incluindo aquelas que dão suporte à tecnologia 5G. Os componentes baseados em GaN são substituições confiáveis ​​para dispositivos tradicionais baseados em silício em aplicações como amplificadores de RF e arranjos de antenas em fase.

As aplicações com WBG são resilientes e diversificadas – características que os desenvolvedores de sistemas embarcados procuram. É por isso que esse texto examina os semicondutores WBG da UnitedSiC e Wolfspeed/Cree, Nexperia e UnitedSiC para dar suporte ao seu próximo projeto com WBG.

Três soluções WBG a serem consideradas

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Os MOSFETs Silicon Carbide Power da Wolfspeed/Cree 650V fornecem eficiência de potência que podem ajudar os fabricantes a criar a próxima geração de carregamento de EV a bordo, data centers e soluções de armazenamento de energia. Essa ênfase na eficiência energética se traduz em menores perdas de energia e menos calor. Esses MOSFETS de SiC também são menores e mais leves. Comparados ao silício, eles também oferecem perdas de chaveamento 75% menores e uma redução de 50% nas perdas de condução, levando a um aumento potencial de 300% na densidade de potência.

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Os FETs Nexperia GAN041-650WSB Nitreto de Gálio (GaN) são usados ​​em aplicações automotivas, 5G e datacenter. O dispositivo combina a tecnologia GaN HEMT H2 de alta tensão e as tecnologias MOSFET de silício de baixa tensão em um encapsulamento TO-247 para confiabilidade e desempenho. Também é ideal para correção de fator de potência (PFC – Power Factor Correction), servo motores, inversores solares monofásicos e conversores chaveados (por hardware ou software).

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Os FETs UnitedSiC UF3C SiC são adequados para aplicações de ambiente controlado, como telecomunicações e alimentação de servidores, fontes de alimentação industriais, drives de motor e aquecimento por indução. A série UF3C oferece velocidades de chaveamento mais altas, maior eficiência e perdas menores para aplicações de chavemento por hardware. Eles também oferecem uma solução de substituição flexível para a maioria das peças TO-247-3L IGBT, Si SJ-MOSFET e SiC-MOSFET. Isso significa que as atualizações do sistema para maior desempenho e eficiência podem ser realizadas sem a necessidade de alterações no circuito de gate drive existente.

Dica

Os engenheiros de projeto sabem que os semicondutores de Wide Bandgap são boas soluções para as aplicações que envolvem potência. As aplicações de semicondutores WBG são diversas e são utilizadas principalmente no desenvolvimento de tecnologias emergentes e de próxima geração, incluindo as relacionadas ao carregamento de EV e soluções de armazenamento de energia. É esperado, então, que os desenvolvedores recorram a semicondutores WBG para utilizá-los em seus projetos e soluções de potência.

EIT: Mais sobre gerenciamento de energia e WBG

Para um mergulho mais profundo, visite o estudo de Empowering Innovation Together sobre a evolução do gerenciamento de energia e WBG. A seção apresenta um podcast conduzido por Raymond Yin, diretor de conteúdo técnico da Mouser Electronics, além de artigos, postagens de blog e recursos sobre os benefícios do gerenciamento de energia e WBG.

Artigo escrito por Tommy Cummings e publicado no blog da Mouser Electronics: New Tech Tuesdays: When Resiliency and Power is Needed, Call on Wide Bandgap

Traduzido e Adaptado por Equipe Embarcados.

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