Vi sono diversi motivi per cui i BJT basati sul solo silicio sono usciti dallo scenario delle applicazioni ad alta tensione. Per prima cosa, il basso guadagno di corrente prodotto da un BJT SiC comporta alte perdite nel driver del gate, perdite che oltretutto peggiorano all’aumentare della corrente. Anche il funzionamento bipolare conduce a perdite di commutazione più alte e genera una elevata resistenza dinamica all’interno del dispositivo. Per non parlare del problema dell’affidabilità: il funzionamento del dispositivo in polarizzazione diretta può portare alla formazione di filamenti ad alta temperatura con elevate concentrazioni di corrente, e ciò può causare guasti al dispositivo. Anche gli stress di tensione e corrente che si verificano durante la commutazione del carico induttivo possono portare il campo elettrico a spostarsi oltre la regione di drift causando un guasto dovuto all’inversione della polarizzazione. Questo pone stretti vincoli alla tolleranza RSOA (Reverse Safe Operation Area) e significa che i BJT basati su silicio non hanno la capacità di comportarsi come un corto circuito.
I nuovi BJT implementati con carburo di silicio invece non presentano questi problemi. Il carburo di silicio supporta una banda proibita tre volte più ampia rispetto a quella del puro silicio, con la conseguenza di un maggior guadagno di corrente e minori perdite nel driver del gate: per questo il BJT diviene più efficiente. Nel caso del carburo di silicio il campo di breakdown è dieci volte superiore rispetto al silicio, quindi il dispositivo risulta assai meno suscettibile al fenomeno del runaway termico e pertanto è molto più affidabile. Il carburo di silicio, poi, ha un migliore comportamento alle temperature più elevate consentendo una gamma di applicazioni più ricca che arriva a comprendere persino gli ambienti automotive.
Dal punto di vista dei costi le elevate frequenze di switching del carburo di silicio permettono di risparmiare a livello hardware. Un BJT basato su carburo di silicio è più costoso rispetto a uno basato sul semplice silicio, ma la superiore densità di potenza del processo SiC si traduce in un utilizzo maggiore del chip e supporta l’impiego di dissipatori termici e filtri più piccoli. L’adozione di un più costoso BJT SiC fa effettivamente risparmiare denaro a lungo termine perché il sistema complessivo risulta più economico da produrre. Un esempio è offerto dal convertitore step-up che abbiamo progettato per l’utilizzo all’interno di un sistema fotovoltaico da 17 kW con una tensione di uscita di 600 V e un ingresso compreso tra 400 e 530 V.