domingo , septiembre 23 2018
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Diodos de carburo de silicio para aplicaciones de alta potencia

Rango de temperatura de funcionamiento inusualmente amplio que lo hace idóneo para espacio y ambientes hostiles. Los diodos de potencia de carburo de silicio calificados para el espacio han sido desarrollados por el grupo de potencia del CNM-CSIC en Barcelona en estrecha colaboración con ALTER TECHNOLOGY y producidos por D + T Microelectrónica en la instalación de gran escala CNM-CSIC (ICTS) y calificados por ALTER TECHNOLOGY División de Optoelectrónica y Nuevas Tecnologías (Madrid). La peculiaridad de estos diodos es su rango de temperatura de funcionamiento inusualmente amplio, de -170ºC a 300ºC, no existe actualmente en el mercado ningún producto equivalente.

Este amplio rango de temperatura fue posible gracias al uso de carburo de silicio en lugar de silicio. El carburo de silicio es un llamado semiconductor Wide Band Gap, y presenta características eléctricas y físicas superiores al silicio, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones electrónicas de alta potencia, alta temperatura y alta frecuencia. El carburo de silicio se utiliza actualmente en aplicaciones de electrónica de potencia como automóviles híbridos y eléctricos, energías renovables, fuentes de alimentación, transporte ferroviario, pero en un rango de temperatura de funcionamiento estándar de -40ºC a 175ºC.

Además del uso de carburo de silicio, el equipo de investigación dirigido por el Prof. Philippe Godignon desarrolló una tecnología de procesado y encapsulado específica y robusta. La estructura del dispositivo interno difiere de los diodos de SiC comerciales estándar. Las interconexiones y el encapsulado se han optimizado específicamente para la matriz de semiconductor para aprovechar al máximo las prestaciones intrínsecas de SiC. Este desarrollo se ha llevado a cabo en estrecha colaboración con Alter Technology, que ha estado a cargo de las campañas de pruebas eléctricas, medioambientales y de fiabilidad y ayudaron a optimizar el diseño final y el proceso de fabricación del dispositivo. Dado que el rango de operación de estos dispositivos era inusual, no se disponía de estándares de caracterización, y los especialistas de Alter Technology y la Agencia Espacial Europea han realizado una adaptación de los estándares actuales ESA/ESCC.

Esto se puede utilizar como línea de base para la futura definición de nuevos estándares de prueba de dispositivos de alta temperatura. Estos diodos fueron diseñados específicamente para la protección de matrices de células solares en los paneles solares a bordo de satélites y módulos de exploración espacial. Los primeros lotes de dispositivos se utilizan actualmente para dos misiones científcas de la Agencia Espacial Europea, BepiColombo y Solar Orbiter. Sin embargo, también podrían usarse en otras aplicaciones de alta temperatura. Este dispositivo es el primer componente español incluido en la Preferred Part List (EPPL) de la Agencia Espacial Europea. A partir de ahora, estos diodos se fabricarán como productos específicos de ALTER TECHNOLOGY para alta fiabilidad y mercados relacionados con ambientes hostiles.

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