Una nuova epoca per i moduli di alimentazione aerospaziali
Il SiC ha un ampio intervallo di banda, elevata conduttività termica e un'elevata forza di scarica del campo elettrico che contribuiscono a ridurre le perdite di energia. Queste proprietà lo rendono interessante per le applicazioni in dispositivi ad elevata potenza. Questo materiale facilita una commutazione superiore e una maggiore densità di potenza per un determinato voltaggio e una data corrente nominale in un dispositivo più sottile e leggero. L'utilizzabilità ad elevate temperature riduce le dimensioni e la complessità dei sistemi di raffreddamento necessari e, di conseguenza, delle architetture dei sistemi di alimentazione generali. Dopo anni di ricerca e sviluppo, i dispositivi SiC stanno entrando sul mercato. Il momento non potrebbe essere migliore per studiare la maggiore modularità e le prestazioni di questi componenti per gli aeromobili completamente elettrici: uno degli obiettivi più ambiziosi della ricerca avionica. I ricercatori hanno sviluppato innovativi moduli di alimentazione SiC da utilizzare a bordo degli aeromobili grazie al finanziamento dell'UE per il progetto ROSIC ("Robust silicon-carbide technology for aerospace DC-DC conversion"). La ricerca ha incluso un'analisi completa delle necessità future al fine di garantire che i severi criteri di affidabilità possano essere rispettati mantenendo la convenienza economica. Gli scienziati hanno iniziato confrontando le tecnologie di transistori esistenti, tra cui i transistori bipolari a giunzione, i transistori a effetto di campo a giunzione e i MOSFET (metal–oxide semiconductor field effect transistor ) per il controllo del flusso di corrente. È stato scelto un dispositivo MOSFET e ne sono state valutate le caratteristiche stazionarie e transitorie. Il team ha poi selezionato i substrati MOSFET e stabilito i parametri di connessione. ROSIC ha testato i moduli finali per consentire la caratterizzazione a lungo termine delle prestazioni del pacchetto e del modulo, verificando l'integrità di entrambi in condizioni operative su un aeromobile. La ricerca ha ampliato le conoscenze e la comprensione delle prestazioni e della solidità dei MOSFET SiC. Gli scienziati hanno apportato un importante contributo a potenziali applicazioni nell'avionica con il consolidamento delle metodologie di progettazione con affidabilità integrata. Si prevede che la tecnologia MOSFET SiC ridurrà in modo significativo le dimensioni e il peso degli alimentatori avionici rispetto alla tecnologia Si standard. Questo porterà a importanti riduzioni nel consumo di carburante ed emissioni, in linea con gli obiettivi UE per un trasporto aereo più ecosostenibile. I moduli di alimentazione SiC di ROSIC sono pronti per l'industrializzazione e promettono un importante impatto sulla sicurezza, l'affidabilità e la sostenibilità del trasporto aereo.
Parole chiave
Aerospazio,moduli di alimentazione, carburo di silicio, SiC, aeromobile, dispositivi ad elevata energia, sistemi di raffreddamento, architetture dei sistemi di alimentazione, aeromobili completamente elettrici, avionica, conversione CC-CC, metal–oxide sem
