SiC et GaN : Composants dits “à large bande”

Aux technologies traditionnelles sur Silicium qui sont la base des transistors MOSFET ou IGBT, viennent s’ajouter deux nouvelles technologies à base de matériaux “dits à large bande” : Le Carbure de Silicium (SiC) et le Nitrure de Gallium (GaN) qui présentent de meilleures performances thermiques et de commutation comme le montrent les graphiques ci-dessous.
Ces nouvelles technologies ouvrent donc la voie à des réductions de consommation électrique très significatives dans de nombreux équipements électroniques.

Pourquoi “à large bande” ?
Le SiC et le GaN sont appelés à large bande car ils ont une large bande interdite, c’est-à-dire une grande différence d’énergie entre leur bande de valence (bande d’énergie où se situent les électrons contribuant à la cohésion locale du cristal) et leur bande de conduction. Cette propriété leur permet de fonctionner à des fréquences plus élevées que les matériaux à bande étroite tels que le silicium, ce qui les rend utiles pour les applications de haute fréquence telles que les communications sans fil, les radars, les amplificateurs de puissance, etc..

Résistance thermique
En outre, les dispositifs à base de SiC et de GaN ont une résistance thermique plus faible que les dispositifs à base de silicium, ce qui signifie qu’ils peuvent dissiper la chaleur plus efficacement et donc fonctionner à des températures plus élevées. Cela permet une plus grande densité de puissance et une réduction de la taille et du coût des dispositifs.
La conductivité thermique du SiC (5 W/cmK) plus élevée que celle du GaN (1,3 W/cmK) ou du Si (1,5 W/cmK).

En somme, la propriété à large bande des matériaux SiC et GaN offre des avantages significatifs pour les applications électroniques haute fréquence et haute puissance, ce qui en fait des matériaux très prometteurs pour l’avenir de l’industrie, en particulier pour les véhicules électriques.