Dispositivos Semicondutores de Potência (Chaves Semicondutoras de Potência) - Tiristores SCR, GTO, MCT e IGCT

Dispositivos Semicondutores de Potência (Chaves Semicondutoras de Potência) -...

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O Carboneto de Silício (SiC) é um material sobre o qual faz-se uma intensa pesquisa. Seu gap de energia é maior que o dobro do Si, permitindo operação em temperaturas elevadas. Adicionalmente apresenta elevada condutividade térmica (que é baixa para GaAs), facilitando a dissipação do calor produzido no interior do semicondutor. Sua principal vantagem em relação tanto ao Si quanto ao GaAs é a intensidade de campo elétrico de ruptura, que é aumentada em uma ordem de grandeza.

Outro material de interesse potencial é o diamante. Apresenta, dentre todos estes materiais, o maior gap de energia, a maior condutividade térmica e a maior intensidade de campo elétrico, além de elevada mobilidade de portadores.

Muitos problemas tecnológicos ainda devem ser solucionados para que estes materiais se possam ser, efetivamente, alternativas para o Si. Silício é um material que vem sendo estudado há quase meio século e com enormes investimentos. O mesmo não ocorre com os demais materiais.

O GaAs vem sendo estudado nas últimas 2 décadas, mas com uma ênfase em dispositivos rápidos, seja para aplicações computacionais, seja em comunicações óticas. Não existe ainda tecnologia para produzir pastilhas com o grau de pureza e dimensão necessárias à construção de componentes de potência. Além disso, em relação ao Si, este material não possui um óxido natural (como é o SiO2), dificultando a formação de camadas isolantes e de máscaras para os processos litográficos. Em 1994 a Motorola anunciou o lançamento comercial de diodo schottky de 600V. No entanto, embora para este componente específico o aumento da tensão seja significativo, as vantagens do GaAs sobre o Si são incrementais, quando comparadas com os outros materiais.

Até bem pouco tempo ninguém antes havia conseguido produzir cristais de carboneto de silício puros e sem falhas, pois os métodos até então utilizados geravam

SENAI Rua Jaguaré Mirim, 71 - Vila Leopoldina” Serviço Nacional ESCOLA SENAI “MARIANO FERRAZ" CEP: 05311-020 - São Paulo - SP de Aprendizagem Fone/Fax: (011)3641-0024 Industrial NAI E-Mail: nai106@sp.senai.br cristais com grande número de falhas, defeitos macroscópicos como túneis e inclusões, o que impedia sua utilização na eletrônica.

Ma recentemente, uma pesquisa feita por cientistas da Toyota Central R&D Labs,

Japão, que desenvolveu um método promissor, capaz de gerar cristais de carboneto de silício de alta pureza e qualidade, criando assim a expectativa do carboneto de silício sair das oficinas de pesquisa e ir direto para as salas limpas dos principais laboratórios e fábricas de semicondutores do mundo.

O carboneto de silício transmite energia com muito maior eficiência do que o silício puro, o que poderá diminuir consideravelmente a necessidade de refrigeração, operando com mínimas perdas de energia. Além disso, dispositivos de carboneto de silício podem suportar altas temperaturas e poderão trabalhar em ambientes extremos.

Agora os pesquisadores vão trabalham na geração de cristais de maiores dimensões para aplicação em dispositivos de potência.

Quanto ao diamante, não existe ainda uma tecnologia para construção de "waffers" de monocristal de diamante. Os métodos existentes para produção de filmes finos levam a estruturas policristalinas. A difusão seletiva de dopantes e a realização de contatos ôhmicos ainda devem ser objeto de profundas pesquisas.

André Luis Lenz – andrellenz@estadao.com.br – 2002/2005

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