Silicon Carbide Devices

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1 Seminario de Semiconductores de Potencia Silicon Carbide Devices Diamond Devices

2 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

3 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

4 Silicon Carbide - Compuesto de Silicio-Carbón (Carburo de Silicio) - Sintético (no natural) - Alta Dureza - Abrasivo

5 Silicon Carbide Despretz (1849) Marsden (1880) Colson (1882) Edward Goodrich Acheson (1893) Producción en Escala Henry Joseph Round (1907) Primer LED (amarillo, verde, anaranjado)

6 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

7 Si vs SiC Silicon Silicon Carbide

8 Si vs SiC Semiconductores Silicon Silicon Carbide

9 Si vs SiC Semiconductores Silicon Tipo n Antimonio Fosforo Arsenico Tipo p Alumnio Boro Galio Silicon Carbide Tipo n Nitrogeno Fosforo Tipo p Alumnio Boro Galio Berilio

10 Si vs SiC Semiconductores Silicon Silicon Carbide Band Gap Band Gap 1,1 [ev] 3C : 2,36 [ev] 4H : 3,23 [ev] 6H : 3,05 [ev] Campo Eléctrico de Ruptura

11 Si vs SiC Semiconductores Silicon Cond. Térmica 1,49 [W/(Cm*K)] Silicon Carbide Cond. Térmica 3C : 3,6 4H : 3,7 6H : 4,9 [W/(Cm*K)]

12 Si vs SiC Semiconductores Silicon Silicon Carbide Mayor Frecuencia de Conmutación Soportan Mayor Temperatura Baja Resistencia en Conducción Altos Voltajes de Inversa

13 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

14 Aplicaciones Lightning arrester

15 Aplicaciones Disco de Frenos <z <z

16 Aplicaciones Discos de Corte

17 Aplicaciones p ANODO p Diodo Schottky n- Bajo Trr n+ < Estrés en llaves CATODO

18 Aplicaciones INVESTIGACION EN LLAVES Trr Perdidas de conmutación Resistencia en conducción

19 Aplicaciones INVESTIGACION EN LLAVES - dv/dt (Capacitancias) DUT Si-IGBT Si-MOSFET Si/SiC-Cascode SiC JFET - Frecuencia de conmutación - Perdidas de conmutación

20 Aplicaciones INVESTIGACION EN LLAVES Inversor 3 Fases KVA output. - SiCGT (on/off 2 us) C Operación.

21 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

22 MADUREZ Fabricantes SCHOTTKY SCHOTTKY MOSFET MOSFET TIRISTOR GTO/SiCGT IGBT

23 Fabricantes SCHOTTKY SCHOTTKY MOSFET MOSFET

24 Fabricantes SCHOTTKY CASCODE SCHOTTKY

25 Agenda Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

26 Agenda Diamante Mucha Dureza + Costo Abrasivo Difícil de realizar dopaje n Alto Band Gap No sintetizable Alta Cond. Térmica Solo información teórica -

27 En Resumen Silicon Carbide Si vs SiC Aplicaciones Fabricantes Diamante

28 Referencias [1] J. W. Palmour, J. Q. Zhang, M. K. Das, R. Callanan, A. K. Agarwal, D. E. Grider SiC Power Devices for Smart Grid Systems. The 2010 International Power Electronics Conference. [2] Silicon Carbide Inverter Demonstrates Higher Power Output. [3] J. D. Scofield, J. N. Merrett. J. Richmond, A. Agarwal. S. Leslie Performance and Reliability Characteristics of 1200 V, 100 A, 200oC Half-Bridge SiC MOSFET-JBS Diode Power Modules. [4] T.P. Chow, N. Ramungul and M. Ghezzo. Recent advances in high Voltage SiC Power Devices. [5] H. R. Chang, R. N. Gupta, C. Winterhalter, E. Hanna. Comparison of 1200V Silicon Carbide Schottky Diodes and Silicon Power Diodes. [6] A. Elasser, M. H. Kheraluwala, M. Ghezzo, R. L. Steigerwald, N. A. Evers, J.s Kretchmer, T. P. Chow, A Comparative Evaluation of New Silicon Carbide Diodes and State-of-the-Art Silicon Diodes for Power Electronic Applications. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS. [7] Santosh Kumar Singh, Florent Guedon, Richard McMahon. Comparative Switching Behaviour of Silicon Transistors and Practical Silicon Carbide Transistors. PEDS2009. [8] Wikipedia. Silicon carbide.

29 Gracias!

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