8 COMPONENTES Los interruptores bidireccionales de GaN revolucionan la gestión de la alimentación El bloqueo bidireccional de tensión y la conducción de corriente son funciones importantes para la protección de puertos USB frente a sobretensiones, circuitos de conmutación para dispositivos que se alimentan con varias fuentes e interruptores de carga en el lado de alto potencial. Thomas Zhao, director de I+D; David Zhou, vicepresidente de I+D; Felix Wang, vicepresidente de Desarrollo de Productos; y el Dr. Jan Sonsky, vicepresidente de Ingeniería, Innoscience Hasta ahora los diseñadores se han limitado a usar dos MOSFET de tipo N conectados en oposición dentro de una configuración de fuente común (Figura 1). Una solución de este tipo exige dos componentes y sufre limitaciones relacionadas con la resistencia en conducción (RDS(on)), el área de funcionamiento seguro (SOA) y otros parámetros (Figura 1). El interruptor bidireccional de nitruro de galio (BiGaN™) de Innoscience es una solución revolucionaria que disminuye la disipación de potencia y ocupa un espacio notablemente más pequeño. Este artículo describe la innovadora estructura de nuestro dispositivo BiGaN, revisa el rendimiento de los dispositivos BiGaN y explica varias configuraciones de control para BiGaN. Las limitaciones que conlleva la integración de MOSFET se suelen deben a su estructura vertical ya que dificulta enormemente la colocación de dos FET en una solapastilla conuncosteoptimizado, la RDS(on) y los valores de tensión para dispositivos con una tensión nominal de unos 30 V y superiores. Las estructuras laterales de los transistores HEMT (high electron mobility transistors) de GaN y la ausencia de un diodo intrínseco parásito facilitan relativamente la creación de un interruptor bidireccional monolítico de GaN. Por ejemplo, en un smartphone la sustitución de los MOSFET conectados en oposición por un HEMT BiGaN reduce la resistencia en conducción en un 50%, el tamaño del chip en un 70% y al aumento de la temperatura en un 40%. ¿Cómo se consigue? MENOS PÉRDIDAS Y MENOS ESPACIO OCUPADO La adopción de un interruptor de protección frente a sobretensiones (OVP) en el sistema de gestión de la batería de un smartphone está impulsada por el deseo de reducir las pérdidas totales ocupando el mínimo espacio posible. En este caso concreto, el interruptor de potencia está bloqueando tensión o conduciendo corriente sin necesidad de una conmutación frecuente entre estos dos estados. Por tanto, las pérdidas en conmutación provocadas por la carga de la puerta no son importantes. Las pérdidas totales se deben principalmente a las pérdidas en conducción y por tanto a la resistencia total en conducción. Figura 1: La conexión de MOSFET de tipo N en oposición para el bloqueo bidireccional de tensión permite disponer de una solución relativamente grande con un rendimiento limitado.
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