Estudo dos semicondutores de carbeto de silício e nitreto de gálio : uma investigação da temperatura de operação e perdas de potência.

Abstract

Com o avanço das tecnologias de semicondutores, dispositivos baseados em SiC (carbeto de silício) e GaN (nitreto de gálio) vêm ganhando destaque por permitirem maior eficiência, redução de perdas e diminuição do tamanho físico e da temperatura dos dispositivos. No entanto, ainda são necessários estudos comparativos sistemáticos sobre o comportamento térmico desses dispositivos em diferentes condições de operação, em especial em relação aos semicondutores de silício (Si) tradicionalmente utilizados. Este trabalho tem como objetivo investigar o desempenho térmico de chaves semicondutoras de Si, SiC e GaN sob diversas faixas de potência e frequência de comutação. Para isso, foram realizados ensaios experimentais em laboratório utilizando um circuito básico contendo os dispositivos Si-IGBT, Si-MOSFET, SiC-MOSFET e GaN FET, avaliando-se o uso de dissipadores de calor, peso e dimensões. Os resultados demonstraram que os dispositivos GaN apresentaram as menores perdas de comutação, sendo 23,9% inferiores às do SiC e 43,9% inferiores às do Si, permitindo o uso de dissipadores mais compactos e eficientes. Com base nesses dados, foi projetado e analisado um conversor Flyback com foco na aplicação prática dos resultados obtidos. Acredita-se que este estudo contribua para o avanço do conhecimento sobre semicondutores de última geração e sua aplicação em projetos eletrônicos de alta eficiência.