trs interruptores terminais de energia que utilizam pequenos sinais de accionamento para controlar grandes voltagens e correntes (i.e., transistores de potncia) so tambm blocos de construo crticos de circuitos de convers de alta potncia. no entanto, até o momento desta publicação, os transistores de chaveamento de alta potência sic ainda não estão comercialmente disponíveis para uso benéfico em circuitos de sistema de potência. bem resumido nas referências 134, 135, 172, 180 e 186-188, uma variedade de interruptores de alimentação sic de três terminais foram prototipados nos últimos anos.

A atual falta de transistores comerciais de comutação de energia sic é em grande parte devido a várias dificuldades tecnológicas discutidas em outras partes deste capítulo. por exemplo, todos os transistores de semicondutores de alta potência contêm junções de alto campo responsáveis ​​por bloquear o fluxo de corrente no estado desenergizado. portanto, limitações de desempenho impostas por defeitos de cristal sic em retificadores de diodo (seções 5.4.5 e 5.6.4.1) também se aplicam a transistores de alta potência sic. também, o desempenho e a confiabilidade dos canais de inversão baseados em sicões (isto é, mosfetos, igbts, etc.) foram limitados por fracas mobilidades de canal de inversão e questionável confiabilidade de isoladores de porta discutida na seção 5.5.5. Para evitar esses problemas, estruturas de dispositivos sic que não dependem de isoladores de porta de alta qualidade, como mesfet, jfet, bjt e mosfet de canal de depleção, foram prototipadas para uso como transistores de chaveamento de energia. no entanto, essas outras topologias de dispositivos impõem requisitos não-padrão no projeto de circuitos do sistema de potência que os tornam pouco atraentes em comparação com os mosfets e igbts de canal de inversão baseados em silício. em particular, os mosfets e igbts de energia de silício são extremamente populares em circuitos de energia porque seus drives estão bem isolados do canal de energia condutora, requerem pouca potência de sinal de acionamento e os dispositivos estão “normalmente desligados”, pois não há fluxo de corrente quando o portão é imparcial em 0 v. o fato de que o outro As topologias de dispositivos carecem de um ou mais desses aspectos altamente amigáveis ​​ao circuito e contribuíram para a incapacidade dos dispositivos sic substituírem beneficamente os mosfets e igbts baseados em silício em aplicações de sistemas de energia.

Como discutido na seção 5.5.5, melhorias continuadas e substanciais na tecnologia mosfet 4hs esperançosamente levarão em breve à comercialização de moshets 4h-sic. Enquanto isso, a alternância de alta voltagem vantajosa ao emparelhar um sic jfet de alta voltagem com mosfet de potência de silício de voltagem mais baixa em um pacote de módulo único parece estar se aproximando da comercialização prática. foram criados protótipos de numerosos desenhos para canais de dopagem sic (com canais laterais e verticais), incluindo mosfets, jfets e mesfets de canais de depletion (isto é, canais enterrados ou dopados). mesmo que alguns deles tenham sido projetados para serem “normalmente desligados” com zero polarização de gate aplicada, as características operacionais desses dispositivos não ofereceram benefícios suficientes em relação ao custo para permitir a comercialização.

melhorias substanciais no ganho de poder do protótipo 4h-sic bjts foram alcançadas recentemente, em grande parte, pela mudança do design do dispositivo para acomodar a recombinação de portadora de pequena maioria indesejada ocorrendo em regiões de contato de base implantadas p. Igbts, tiristores, pares Darlington, e outros derivados de dispositivos de energia bipolar do silício também foram prototipados em sic. o acionamento de transistores ópticos, uma técnica bastante útil em aplicações anteriores de dispositivos de silício de alta potência, também foi demonstrado para dispositivos bipolares sic. no entanto, como todos os transistores de potência bipolares operam com pelo menos uma junção pn injetando portadores minoritários sob polarização direta, a degradação bipolar induzida por defeito cristalino discutida para os retificadores de junção pn (seção 5.6.4.1.2) também se aplica ao desempenho dos transistores bipolares. portanto, a efetiva eliminação das luxações do plano basal dos epilayers de 4h-sic deve ser realizada antes que qualquer dispositivo de transistor bipolar sic possa se tornar suficientemente confiável para a comercialização. Os problemas de óxido sic mos (seção 5.5.5) também terão que ser resolvidos para se perceber os benefícios dos sbc de alta voltagem. no entanto, a condutividade de substrato sic de tipo p relativamente baixa pode forçar o desenvolvimento de p-igbts em vez de estruturas n-igbt que atualmente dominam a tecnologia de silício.

À medida que vários desafios fundamentais de tecnologia de dispositivos de potência sic são superados, um conjunto mais amplo de transistores de potência sic, abordando cada vez mais as especificações de voltagem, corrente e velocidade de comutação, permitirá novos circuitos de sistemas de energia.