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DA PUBBLICARE IMMEDIATAMENTE N. 3608

Fig. 1 La struttura a chip di nuova concezione (in alto: sezione del chip; in basso: chip collegati in parallelo)

TOKYO, 1 giugno 2023 - Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO: 6503) ha annunciato oggi di aver sviluppato una nuova struttura di transistor a effetto di campo a semiconduttore di carburo metallico di silicio (SiC-MOSFET), integrato con un diodo a barriera Schottky (SBD)¹, che l'azienda ha applicato in un modulo di potenza SiC completo da 3,3 kV, l'FMF 800 DC-66 BEW², per grandi impianti industriali quali ferrovie e sistemi di alimentazione CC. La spedizione dei campioni è iniziata il 31 maggio. Le aspettative sono che la nuova struttura a chip consenta di ridurre le dimensioni dei sistemi di trazione ferroviari ecc., rendendoli più efficienti dal punto di vista energetico, e che contribuisca alla neutralità carbonica permettendo una maggiore diffusione della trasmissione di potenza CC.
I semiconduttori di potenza SIC sono oggetto di attenzione in virtù della loro capacità di ridurre significativamente le perdite di potenza. Mitsubishi Electric, che nel 2010 ha commercializzato moduli di potenza SiC dotati di Sic-MOSFET e SiC-SBD, adotta semiconduttori di potenza SiC per una varietà di sistemi a inverter, tra cui condizionatori d'aria e sistemi ferroviari.
Il chip integrato con un SiC-MOSFET e un SiC-SBD può essere montato su un modulo in modo più compatto rispetto al metodo convenzionale, che prevede l'utilizzo di chip separati, ottenendo così moduli più piccoli, maggiore capacità e minore perdita di commutazione. Si prevede che possa essere ampiamente utilizzato nei grandi impianti industriali, ad es. in campo ferroviario e nei sistemi di alimentazione elettrica. Finora, l'applicazione pratica dei moduli di potenza dotati di SiC-MOSFET con SBD integrato è stata difficile a causa della loro capacità di corrente di picco relativamente bassa³, il che comporta la distruzione termica dei chip durante gli eventi di sovracorrente⁴ poiché le correnti di picco nei circuiti collegati si concentrano solo su particolari chip.

Ora Mitsubishi Electric ha sviluppato il primo⁵ meccanismo al mondo mediante il quale la corrente di picco si concentra su un particolare chip in una struttura di chip collegati in parallelo all'interno di un modulo di potenza, e una nuova struttura in cui tutti i chip iniziano a energizzarsi simultaneamente in modo che la corrente di picco possa essere distribuita in ogni chip. In questo modo, la capacità di sovracorrente del modulo di potenza è stata migliorata di un fattore pari o superiore a cinque rispetto alla tecnologia esistente dell'azienda, che è pari o superiore a quella dei moduli di potenza al silicio convenzionali, consentendo così di applicare in un modulo di potenza un SiC-MOSFET con SBD integrato.

I dettagli dello sviluppo sono stati annunciati alle 14.00 del 31 maggio (ora locale) nel corso della conferenza ISPSD⁶ 2023, svoltasi a Hong Kong dal 28 maggio al 1° giugno.

1. 1Diodo formato dalla giunzione di un semiconduttore con un metallo mediante utilizzo di una barriera Schottky
2. 2Mitsubishi Electric inizia la fornitura di campioni del modulo SiC-MOSFET con SBD integrato
3. 3Limite di corrente che un modulo di potenza è in grado di sopportare durante un evento di sovracorrente
4. 4Funzionamento anomalo in cui una corrente superiore alla corrente nominale scorre momentaneamente dal circuito a un modulo di potenza
5. 5Secondo le ricerche di Mitsubishi Electric alla data del 1° giugno 2023
6. 6La 35^ conferenza internazionale su dispositivi di potenza a semiconduttore e circuiti integrati (International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics, ISPSD)

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