Una nueva era para los módulos de alimentación aeroespaciales
El SiC posee una banda prohibida ancha, una conductividad térmica y una rigidez dieléctrica elevadas que contribuyen a reducir las pérdidas de potencia. Estas propiedades hacen atractiva su aplicación en dispositivos de alta potencia. Este material permite una conmutación excelente y una densidad de potencia mayor para unos valores determinados de voltaje y corriente nominal, todo ello en un dispositivo más delgado y más ligero. El funcionamiento a temperaturas elevadas reduce el tamaño y la complejidad de los sistemas de refrigeración necesarios y por tanto simplifica el diseño general del sistema. Después de años de investigación y desarrollo, los dispositivos de SiC están penetrando en el mercado. El momento no podría ser mejor para investigar la modularidad mejorada y el rendimiento de estos componentes para aeronaves totalmente eléctricas, uno de los principales objetivos de las investigaciones en aviónica. Un equipo de científicos trabaja en el desarrollo de un innovador módulo de alimentación SiC de a bordo gracias a los fondos de la UE recabados por el proyecto «Robust silicon-carbide technology for aerospace DC-DC conversion» (ROSIC). Su investigación comprende un análisis exhaustivo de las necesidades futuras con el que garantizar la rentabilidad a la hora de cumplir con los exigentes criterios de fiabilidad aeronáuticos. El trabajo comenzó con una evaluación comparativa de las tecnologías de transistor disponibles, como los transistores de unión bipolar, los transistores de efecto de campo con compuerta de unión y los transistores de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico (MOSFET) para controlar el flujo de la corriente. Se optó por un dispositivo MOSFET y se evaluaron sus características en condiciones estacionarias y transitorias. Posteriormente, el equipo seleccionó los sustratos MOSFET estableció parámetros de unión. ROSIC probó los módulos finales para conseguir una caracterización a largo plazo del rendimiento tanto del encapsulado como del módulo, verificando la integridad de ambos en condiciones operativas de la aeronave. Las investigaciones han ampliado los conocimientos y la comprensión del rendimiento y la robustez del MOSFET de SiC. Los científicos al cargo de la investigación realizaron una contribución importante a las potenciales aplicaciones en aviónica con la consolidación de una metodología de diseño de fiabilidad integrada. La tecnología de MOSFET de SiC podría reducir en gran medida el tamaño y el peso de los conmutadores destinados a aplicaciones aviónicas en comparación con la tecnología de Si estándar. De este modo se ahorrará una cantidad considerable de combustible y emisiones, tal y como pretende la Unión Europea para lograr un transporte aéreo más respetuoso con el medio ambiente. Los módulos de alimentación de SiC de ROSIC están listos para dar el paso a la escala industrial, y prometen tener un impacto importante sobre la seguridad, la fiabilidad y la sostenibilidad del transporte aéreo.
Palabras clave
Aeroespacial, módulos de alimentación, carburo de silicio, SiC, dispositivos de alta potencia, sistemas de refrigeración, arquitecturas de sistemas de alimentación, aeronave totalmente eléctrica, aviónica, conversión CC-CC, MOSFET, el transporte aéreo
