Análise das propriedades básicas do sic VDMOSFET (WBG) para aplicações de tração automotiva
Carregando...
Arquivos
Citações na Scopus
Tipo de produção
Dissertação
Data
2019
Autores
Feitosa, F. C.
Orientador
Giacomini, R.
Periódico
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Citação
FEITOSA, F. C. Análise das propriedades básicas do sic VDMOSFET (WBG) para aplicações de tração automotiva. 2019. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.31414/EE.2019.D.130986>. Acesso em: 3 dez. 2019.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor,Acionamento por tração
Resumo
A frota veicular no mundo está passando por uma grande transição em sua matriz energética, principalmente porque governos e entidades estão preocupados com os altos níveis de poluição. Esta pesquisa foca no uso de transistores de grande largura de banda proibida (Wide Band Gap – WBG) fabricados em carbeto de silício (Silicon Carbide - SiC), particularmente o Transistor de efeito de campo de óxido metálico duplo difundido vertical (Vertical Double
Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor - VDMOSFET), para aplicação em tração elétrica. Trata-se de um trabalho baseado em um dispositivo em fase de inserção no mercado comercial e desenvolvido a partir de propostas de variações em dimensões e grandezas físicas, utilizando simulador numérico de dispositivos em tecnologia de desenvolvimento assistida por computador (Technology Computer-Aided Design - TCAD). Três parâmetros são
focados: densidade de carga de interface, densidade de concentração de impurezas do canal e sobreposição da porta sobre o canal. Para cada um dos parâmetros foram traçadas diversas curvas de corrente de dreno versus tensão de dreno (IDS x VDS). Com estes três parâmetros são analisadas três grandezas: tensão de limiar (Vth), máxima transcondutância (máx. gm) e inclinação de sublimiar (S). Nesta pesquisa também são descritos em detalhes as características do dispositivo e os modelos matemáticos adotados para as simulações em TCAD. Este trabalho
mostra a importância da eletrônica de potência para veículos elétricos (VE), qual a necessidade qual e futura dos veículos elétricos (VE) e ressalta as vantagens que o SiC VDMOSFET possui. Os dados analisados mostram que a tensão de limiar e a inclinação de sublimiar aumentam com o aumento da concentração de dopantes no canal. Já para o aumento de cargas na interface, foi observado que a tensão de limiar diminui e que o mesmo ocorre quando a porta não sobrepõem-se completamente sobre o canal. A máxima transcondutância deteriorasse com o aumento da
concentração de dopantes no canal em maior grau quando comparado com o aumento da carga de interface. Todavia, a não sobreposição da porta sobre o canal deteriora drasticamente a máxima transcondutância e aumenta a inclinação de sublimiar conforme a sobreposição diminui
The vehicular fleet around the world is going through an enormous transition in its energetic matrix, mostly because governments around the globe are concerned about pollution. This paper focus on the research of Wide Band Gap (WBG) Silicon Carbide (SiC) Vertical Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (VDMOSFET), concerning to its use in electric vehicles, through manufacturer datasheet data and TCAD simulation analysis. Three main parameters were addressed: interface charge density, channel doping concentration density and gate to channel overlap/underlap. For each of the parameters, the IDS x VDS curves were traced for several values. Threshold voltage (Vth), maximum transconductance (max. gm) and subthreshold slope (S) were analyzed. This work describes in detail the device characteristics and mathematical models that are needed for TCAD simulation. This work shows the importance of power electronics for electric vehicles (EVs), what is the current and future EVs` need, and highlights the advantages that the SiC VDMOSFET presents. The analyzed data show that the threshold voltage and subthreshold slope increase with the increase on channel dopant concentration. As for the increase interface charge, it was observed that the threshold voltage decreases, and that the same occurs when there is a gate underlap. The maximum transconductance deteriorates with the increase in the channel doping concentration in greater level when compared with the maximum transconductance deterioration caused by the interface charge increase. However, gate underlap drastically deteriorates the maximum transconductance, and subthreshold slope increases as the gate underlap increases
The vehicular fleet around the world is going through an enormous transition in its energetic matrix, mostly because governments around the globe are concerned about pollution. This paper focus on the research of Wide Band Gap (WBG) Silicon Carbide (SiC) Vertical Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (VDMOSFET), concerning to its use in electric vehicles, through manufacturer datasheet data and TCAD simulation analysis. Three main parameters were addressed: interface charge density, channel doping concentration density and gate to channel overlap/underlap. For each of the parameters, the IDS x VDS curves were traced for several values. Threshold voltage (Vth), maximum transconductance (max. gm) and subthreshold slope (S) were analyzed. This work describes in detail the device characteristics and mathematical models that are needed for TCAD simulation. This work shows the importance of power electronics for electric vehicles (EVs), what is the current and future EVs` need, and highlights the advantages that the SiC VDMOSFET presents. The analyzed data show that the threshold voltage and subthreshold slope increase with the increase on channel dopant concentration. As for the increase interface charge, it was observed that the threshold voltage decreases, and that the same occurs when there is a gate underlap. The maximum transconductance deteriorates with the increase in the channel doping concentration in greater level when compared with the maximum transconductance deterioration caused by the interface charge increase. However, gate underlap drastically deteriorates the maximum transconductance, and subthreshold slope increases as the gate underlap increases