Transistors de puissance GaN : Panasonic lance le plus petit boitier du marché

Le GaN est encapsulé dans un boîtier (DFN) monté en surface de 8×8. Le nitrure de gallium est un semiconducteur à composé III-V qui dispose d’un grand intervalle de bandes (entre la couche de valence et la bande de conduction). Les matériaux semiconducteurs à plus grand intervalle de bandes sont habituellement caractérisés par une tension de claquage plus élevée.

Le boîtier peut être monté sur une petite surface où il est traditionnellement difficile de le faire. Il doit ainsi contribuer à réduire la consommation électrique des appareils de l’électronique grand public et industrielle.

Un transistor en mode d’enrichissement est un transistor monodispositif, capable de réaliser la caractéristique normalement fermée, une caractéristique des dispositifs à semiconducteurs qui permet de prévenir la circulation de courant entre la source et le drain, lorsqu’aucune tension n’est appliquée à la grille.

La tension de claquage des transistors est de 600 V en mode d’enrichissement, et les produits ont réalisé une commutation ultrarapide de 200 V/ns et une faible résistance sous tension de 54 à 154 mO. L’entreprise livrera des échantillons du produit, de type 10 A (PGA26E19BV) et 15 A (PGA26E08BV) en juillet 2015. Une résistance sous tension est une résistance entre l’électrode source et l’électrode drain d’un transistor, lorsque celui-ci est activé (résistance à l’état passant).

Le transistor de puissance est un dispositif à semiconducteurs servant à contrôler l’alimentation de l’électronique. Le GaN est un composant remarquable des semiconducteurs et permet d’anticiper, lorsqu’il est appliqué à un transistor, des performances de commutation et une tension de claquage supérieures à celles du silicium (Si) et du carbure de silicium (4H-SiC).

Le transistor de puissance GaN de type classique est encapsulé dans un boîtier TO220 monté en surface et à haute diffusion thermique (taille : 15 x 9,9 x 4,6 mm) ; toutefois il ne suffit pas que le boitier soit compact, et la surface de montage est limitée sur les circuits imprimés dans les équipements électroniques.

L’inductance parasite réduit l’utilisation d’un boîtier monté en surface et, par conséquent, le caractère intrinsèque du transistor de puissance GaN : "ses performances de commutation élevées, est mis en évidence dans un format plus compact de 8 x 8 x 1,25 mm sous une tension élevée de 600 V. Le transistor de puissance est accéléré pour pouvoir l’introduire dans les équipements électroniques et il contribue à la réduction de la consommation électrique."

Les inductances parasites sont des composants inductifs non intentionnels présents dans les boîtiers de pièces électroniques. Même si ces inductances ne posent pas de problème sur les alimentations à 50 ou 60 Hz de fréquence, elles peuvent constituer un obstacle important dans les opérations en fréquences élevées sur les alimentations GaN fonctionnant à une fréquence allant de quelques centaines de kHz à plusieurs MHz.

Fonctionnalités

Le nouveau boîtier monté en surface GaN, DFN 8×8 (8 x 8 mm x 1,25 mm, avec une empreinte de 43 % comparée à nos boîtiers TO-220 classiques), le plus compact au monde, est optimisé pour les transistors de puissance GaN.

L’adoption d’un boîtier monté en surface réduit l’inductance parasite, en atteignant des performances de commutation ultrarapides de 200 V/ns.

Les transistors à injection de grille (GIT)** initiaux de Panasonic réalisés sur un substrat Si de six pouces permettent la création du mode d’enrichissement.

Les transistors de puissance GaN sont appliqués plus facilement à des unités d’alimentation CA-CC (PFC, convertisseurs CC-CC isolés), systèmes de charge de batterie, conditionneurs d’énergie PV et inverseurs EV.

** Un transistor GIT est un transistor GaN normalement fermé, développé à l’origine par Panasonic Semiconductor Solutions. De nouveaux principes d’exploitation reposant sur l’augmentation du courant drain au moment de l’injection du trou sont appliqués pour maintenir la compatibilité entre la faible résistance sous tension et le mode d’enrichissement.