Studio e progettazione di un inverter trifase con tecnologia GaN

Negli ultimi anni, il settore dell’elettronica di potenza ha vissuto un’evoluzione significativa, spinta dalla necessità di dispositivi sempre più efficienti e compatti. In questo scenario, il Nitruro di Gallio (GaN) si è affermato come una delle alternative più promettenti, grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche ed elettroniche. Questa tesi si propone di analizzare e progettare un inverter trifase basato su tecnologia GaN, confrontandolo con una soluzione equivalente realizzata con MOSFET al silicio. L’attività svolta si articola in sei capitoli. Il Capitolo 1 offre una panoramica sulla tecnologia GaN. In particolare, vengono analizzate le sue principali caratteristiche, come l’alta mobilità elettronica e l'elevato campo elettrico critico. Il Capitolo 2 entra nel cuore della progettazione della scheda di potenza, con un’analisi dettagliata dell’architettura del circuito e del dimensionamento dei principali componenti. Nel Capitolo 3 vengono presentate le simulazioni eseguite in LTspice. Il Capitolo 4 si concentra sulla validazione sperimentale della scheda GaN attraverso una serie di test condotti su banco di prova. Nel Capitolo 5 viene eseguita un’analisi speculare condotta su una scheda equivalente basata su tecnologia al silicio. Infine, il Capitolo 6 raccoglie e confronta tutti i risultati ottenuti, sia dalle simulazioni che dalle prove sperimentali, evidenziando i vantaggi e le eventuali criticità della tecnologia GaN rispetto al silicio. I risultati ottenuti dalle sperimentazioni dimostrano in modo inequivocabile la superiorità del GaN rispetto al silicio in termini di rapidità di commutazione, efficienza energetica e dissipazione del calore. Questo suggerisce che, in condizioni operative ottimali e con un algoritmo di controllo sviluppato ad hoc, la tecnologia GaN è in grado di esprimere il suo massimo potenziale, segnando un passo decisivo verso una nuova generazione di dispositivi più efficienti e compatti.