L’attuale elettronica di potenza è caratterizzata da materiali semiconduttori come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN). Essi consentono livelli più elevati di densità di potenza ed efficienza rispetto al tradizionale silicio.

Sebbene entrambe le tecnologie abbiano un ampio gap di banda, esistono differenze fondamentali tra SiC e GaN e il loro contributo pratico differisce a seconda delle applicazioni finali per le quali essi sono utilizzati.

La commercializzazione di dispositivi SiC e GaN hanno stravolto il settore dell’energia e i dispositivi creati con tali materiali offrono svariati miglioramenti rispetto ai rispettivi predecessori. I dispositivi SiC sono particolarmente adatti per le applicazioni automobilistiche. I dispositivi GaN, invece, sono adatti per la realizzazione di convertitori DC/DC. I dispositivi a GaN consentono notevoli risparmi sui costi, riducendo il numero di componenti elettronici attivi e passivi con la possibilità di utilizzare componenti magnetici più piccoli e leggeri, riducendo drasticamente le esigenze di raffreddamento.

Alcune caratteristiche basilari concretizzano una velocità maggiore di commutazione del GaN rispetto al SiC ma quest’ultimo funziona a tensioni più elevate rispetto al GaN. I transistor SiC possono commutare a frequenze fino a 1 MHz con livelli di tensione e di corrente molto più elevati rispetto a quelli in silicio.

I transistor GaN sono molto utilizzati nel campo dell’energia a radiofrequenza (RF). I segnali di ingresso, in commutazione di gate, controllano poi la conduzione del canale e accendono e spengono il dispositivo.

Questi dispositivi riescono a commutare il proprio stato logico fino a una frequenza di 10 MHz, per potenze fino a decine di kW. Per questo motivo essi sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature wireless, come amplificatori e trasmettitori di potenza, per applicazioni militari e industriali. Probabilmente tra qualche anno anche questi due materiali saranno abbandonati e al loro posto subentrerà una nuova soluzione che contempli i vantaggi di entrambi. La tecnologia fa continuamente passi da gigante e, come si è potuto assistere in precedenza, ha regalato prodotti e soluzioni sempre più conformi a un ambiente più pulito e meno inquinato.

Giovanni Di Maria