trois commutateurs d'alimentation terminaux qui utilisent de petits signaux d'attaque pour commander de grandes tensions et courants (c'est-à-dire des transistors de puissance) sont également des blocs de construction critiques de circuits de conversion haute puissance. cependant, à ce jour, les transistors de commutation à haute puissance sic ne sont pas encore disponibles dans le commerce pour une utilisation bénéfique dans les circuits de système d'alimentation. ainsi que cela est résumé dans les références 134, 135, 172, 180 et 186-188, une variété de commutateurs d'alimentation sic améliorés à trois bornes ont été prototypés ces dernières années.

le manque actuel de transistors de commutation de puissance commerciale est en grande partie dû à plusieurs difficultés technologiques discutées ailleurs dans ce chapitre. par exemple, tous les transistors semi-conducteurs à haute puissance contiennent des jonctions à haut champ responsables du blocage du flux de courant à l'état bloqué. par conséquent, les limitations de performance imposées par les défauts cristallins sic sur les redresseurs à diodes (sections 5.4.5 et 5.6.4.1) s'appliquent également aux transistors à haute puissance sic. En outre, la performance et la fiabilité des portes d'inversion de mosaïque (c.-à-d. mosfets, igbts, etc.) ont été limitées par de faibles mobilités de canal d'inversion et une fiabilité de porte-isolant discutable discutée dans la section 5.5.5. Pour éviter ces problèmes, des structures de dispositifs qui ne reposent pas sur des isolants de grille de haute qualité, tels que mesfet, jfet, bjt et mosfet à canal d'appauvrissement, ont été prototypées en vue de leur utilisation comme transistors de commutation de puissance. Cependant, ces autres topologies d'appareils imposent des exigences non standard sur la conception des circuits d'alimentation qui les rendent peu attrayants par rapport aux mosfets et aux igbts à canal d'inversion à base de silicium. en particulier, les mosfets et les igbts de puissance de silicium sont extrêmement populaires dans les circuits de puissance en grande partie parce que leurs commandes de grille sont bien isolées du canal de puissance conducteur, nécessitent peu de puissance de signal de commande et sont normalement désactivées. lorsque la porte est sans biais à 0 v. le fait que l'autre les topologies de dispositifs ne présentent pas un ou plusieurs de ces aspects hautement favorables au circuit, ce qui a contribué à l'incapacité des dispositifs à base de sic à remplacer avantageusement les mosfets et les igbts à base de silicium dans les applications de système d'alimentation.

Comme nous l'avons vu à la section 5.5.5, nous continuons d'espérer que des améliorations substantielles de la technologie 4f-mosfet conduiront bientôt à la commercialisation de mosfets 4h-sic. en attendant, une commutation à haute tension avantageuse en associant un transistor à haute tension avec des mosfets de puissance de silicium à plus basse tension dans un boîtier à un seul module semble se rapprocher d'une commercialisation pratique. de nombreuses conceptions pour des fets à canaux dopés sic (avec des canaux latéraux et verticaux) ont été prototypées, y compris des mosfets, jfets et mesfets à canal d'épuisement (c'est-à-dire, canal enterré ou dopé). même si certains d'entre eux ont été conçus pour être \"normalement-off\" à zéro biais de porte appliquée, les caractéristiques opérationnelles de ces dispositifs n'ont pas (au moment de la rédaction) offert des avantages suffisants par rapport au coût pour permettre la commercialisation.

Des améliorations substantielles du gain des prototypes de puissance 4h-sic ont été obtenues récemment, en grande partie en changeant la conception du dispositif pour s'adapter à la recombinaison de porteurs minoritaires importante non souhaitée se produisant dans les régions de contact de base implantées par p. Des igbts, des thyristors, des paires de Darlington et d'autres dérivés de dispositifs de puissance bipolaires à base de silicium ont également été prototypés dans sic. Le déclenchement de transistors optiques, une technique très utile dans les applications précédentes de dispositifs de silicium à haute puissance, a également été démontré pour les dispositifs bipolaires sic. cependant, comme tous les transistors de puissance bipolaires fonctionnent avec au moins une jonction pn injectant des porteurs minoritaires en polarisation directe, la dégradation bipolaire induite par les défauts discutés pour les redresseurs à jonction pn (section 5.6.4.1.2) s'applique également aux performances des transistors bipolaires. par conséquent, l'élimination efficace des dislocations du plan de base des épilayers 4h-sic doit être accomplie avant que les dispositifs à transistors bipolaires puissent devenir suffisamment fiables pour la commercialisation. Les problèmes d'oxyde de silicium (section 5.5.5) devront également être résolus pour réaliser des igbts à haute tension bénéfiques. cependant, une conductivité du substrat de type p relativement médiocre peut forcer le développement de p-igbts au lieu de structures n-igbt qui dominent actuellement dans la technologie du silicium.

Comme plusieurs défis fondamentaux de la technologie des dispositifs d'alimentation sic sont surmontés, une gamme plus large de transistors de puissance sic s'attaquant à des spécifications de tension, de courant et de vitesse de commutation de plus en plus étendues permettra de nouveaux circuits de système d'alimentation bénéfiques.