Estudio y diseño de drivers para MOSFETs de carburo de silico (SiC).

[ANGLÈS] Electronic devices based in Silicon Carbide are in constant research and growth in the last years. With other Wide Band Gap (WBD) technologies like gallium nitride (GaN as ultraviolet LEDs) and aluminium nitride (AlN, lasers), they are intended to become successors of existing components. One of its greater characteristics in SiC MOSFET, thank to physics properties, is that they have less conduction resistor than silicon devices. This allows to reduce losses in high power circuits. Also, they can operate in higher frequencies in order to get the same efficiency as in silicon devices at lower frequency. It represents that it will decrease its size. This is the reason of this project. Find an optimal way to drive the gate of a MOSFET in order to reach the minimum losses. We must analyse possible solutions and their operation and see if you can really achieve these ambitious goals. We must carefully observe the simulations done by LTspice and see possible incoherencies with real components. Our device in which we base our investigation is CREE’s C2M0080120D. Finally, we proceed to compare obtained results with this model and other models with different characteristics, to see if the same adaptive-net works properly.

[CASTELLÀ] Los dispositivos electrónicos de carburo de silicio siguen en constante investigación y crecimiento, sobre todo en los últimos años. Junto con otras tecnologías de “Wide Band Gap (WBG)” como el nitrato de aluminio (AlN, como LEDs ultravioletas) o el nitrato de galio (GaN, láseres), están destinados a ser los sucesores de los componentes ya existentes. Una de las características más atractivas en los MOSFET de SiC, gracias a las propiedades físicas de este material, es que tienen una resistencia de conducción mucho más pequeña que los de silicio. Esto tiene que permitir reducir considerablemente las pérdidas en los circuitos de alta potencia. Además, pueden operar a mayor frecuencia consiguiendo la misma eficiencia e implica que los componentes usados (por ejemplo, en el diseño de filtros) sean de menor tamaño. Ésta es la razón del presente proyecto. Encontrar el modo de atacar óptimamente la puerta de un MOSFET para que las pérdidas de éste sean ínfimas. Se debe analizar las posibles soluciones y su funcionamiento para ver si realmente se puede llegar a estos propósitos. Es necesario vigilar detenidamente las simulaciones hechas mediante LTspice y las posibles incoherencias con los componentes reales. El principal dispositivo con el que basaremos mayor parte de la investigación será el C2M0080120D de CREE. Finalmente, se procederá a comparar los resultados obtenidos con este modelo con otros modelos con características distintas, para ver si sería útil usar la misma red óptima que en el transistor estudiado.

[CATALÀ] Els dispositius electrònics de carbur de silici segueixen en constant investigació i creixement, sobretot en els darrers anys. Juntament amb altres tecnologies de “Wide Band Gap (WBG)” com el nitrat d’alumini (AlN, com LEDs ultravioletes) o el nitrat de gal·li (GaN, làsers), estan destinats a ser els successors dels components ja existents. Una de les grans característiques en els MOSFET de SiC, gràcies a les propietats físiques d’aquest material, és que tenen una resistència de conducció molt més baixa que els de silici. Això ha de permetre reduir considerablement les pèrdues en els circuits d’alta potència. A més, poden operar a major freqüència assolint la mateixa eficiència i implicant que els components usats (per exemple, en el disseny de filtres) siguin de menor dimensió. És aquesta la raó del present projecte. Buscar la forma d’atacar òptimament la porta d’un MOSFET per tal que les pèrdues d’aquest siguin ínfimes. S’ha d’analitzar possibles solucions i el seu funcionament i veure si realment es poden arribar a aquests ambiciosos propòsits. Cal vigilar cuidadosament les simulacions fetes mitjançant LTspice i les possibles incoherències amb els components reals. El principal dispositiu en el que basarem la investigació serà el C2M0080120D de CREE. Finalment, es procedeix a comparar els resultats obtinguts amb aquest model amb d’altres models amb característiques diferents, per veure si seria útil fer servir la mateixa xarxa òptima que en el transistor estudiat.