Descrizione: Il gruppo è impegnato da molti anni in attività di ricerca che riguardano la robustezza e l’affidabilità dei dispositivi di potenza a semiconduttore nonché lo studio dei circuiti per la conversione statica dell’energia elettrica. In tali ambiti sono state acquisite competenze che riguardano:
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Caratterizzazione sperimentale dei dispositivi di potenza a semiconduttore:
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In presenza di radiazioni ionizzanti (raggi-, neutroni, protoni e ioni pesanti) con l’obiettivo di valutare la robustezza di tali dispositivi rispetto a fenomeni potenzialmente distruttivi indotti da dette radiazioni. Gli irraggiamenti sono svolti presso: Lab. Naz. Legnaro (Legnaro – PD), Lab. Naz. del Sud (Catania), Centro Ricerca ENEA Casaccia. I circuiti di test sviluppati consentono di misurare durante l’irraggiamento correnti di dispersione con risoluzioni inferiori al nanoampere e, negli irraggiamenti con ioni pesanti, consentono anche di acquisire i singoli impulsi di corrente indotti dall’impatto di ciascuna particella permettendo analisi statistiche utili all’interpretazione fisica dei fenomeni.
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Dispositivi operanti in condizioni di test ai limiti della loro area di sicurezza (sovratensione, commutazioni unclamped, sovracorrente, corto circuito). I circuiti di test includono un originale sistema di protezione serie-parallelo capace di azzerare la potenza dissipata sul dispositivo al verificarsi di fenomeni potenzialmente distruttivi. Mediante un innovativo circuito di test è possibile misurare in maniera impulsiva anche i parametri RF dei dispositivi nelle reali condizioni di funzionamento.
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Simulazione ad elementi finiti di dispositivi di potenza a semiconduttore mediante simulatori commerciali, ATLAS-ATHENA (Silvaco), TCAD (Synopsis), COMSOL Multiphysics.
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Sviluppo di convertitori a commutazione ad alta efficienza ed affidabilità, attività per la quale il gruppo di ricerca è dotato del know-how necessario e dei principali tools di progetto e sviluppo (ALTIUM-Design, MATLAB-Symulink).
L’attività nell’ultimo triennio ha riguardato sia la ricerca scientifica che industriale a sostegno di aziende del settore dell’Elettronica di Potenza. I temi di ricerca riguardano:
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Lo studio degli effetti di irraggiamenti con ioni pesanti di dispositivi in semiconduttori WBG: diodi Schottky e MOSFET in SiC, HEMT in GaN. Sulla base di dati sperimentali e di simulazioni ad elementi finiti ottenute combinando i risultati di simulazioni ATLAS e COMSOL, è stato dimostrato che il burnout dei diodi Schottky in SiC è causato dall’aumento della temperatura nel semiconduttore che in conseguenza dell’impatto supera la temperatura di fusione del SiC.
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Lo studio delle instabilità in corto circuito degli IGBT. Sulla base di dati sperimentali e di simulazioni ad elementi finiti, sono state identificate le condizioni di innesco dei fenomeni instabili e la loro dipendenza dal pilotaggio e dalle condizioni di test. E’ stato inoltre sviluppato un originale apparato di test che consente di misurare in maniera impulsiva l’impedenza di ingresso del dispositivo in corto circuito e da questa risalire alle condizioni di instabilità dell’IGBT.
Inoltre, in collaborazione con ANSALDOBREDA (Napoli) sono stati sviluppati circuiti di test e qualificati GTO. Su richiesta della Società EEI Srl (Vicenza) sono state identificate sperimentalmente le condizioni di rottura di alcuni moduli IGBT. In collaborazione di Zener SrL ed ANSALDO Sts (Napoli) sono stati sviluppati convertitori innovativi per applicazioni ferroviarie.
Coordinatore: BUSATTO Giovanni (Ingegneria Elettrica e dell'Informazione "Maurizio Scarano")
Settore ERC del gruppo:
PE7 - Systems and Communication Engineering: Electronic, communication, optical and systems engineering
PE7_2 - Electrical and electronic engineering: semiconductors, components, systems
PE7_3 - Simulation engineering and modelling.