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AlGaN and InAlN based microwave components

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Semiconduttori con ampia banda proibita per applicazioni spaziali

I semiconduttori con ampia banda proibita (WBG) vantano il potenziale di rivoluzionare il mondo dell’elettronica allo stesso modo in cui il silicio (Si) ha dato vita all’era del calcolatore moderno. Essendo più piccoli, veloci ed efficienti rispetto alle controparti in silicio, i dispositivi in nitruro di gallio (GaN) offrono una maggiore affidabilità in condizioni operative difficili.

Energia

Dato il duro ambiente in cui operano, le applicazioni spaziali e satellitari, sempre più pretenziose, richiedono nuove tecnologie per fornire massima energia e lunga durata con dimensioni e peso minimi. Il semiconduttore WBG con nitruro di gallio (GaN) è un candidato ideale per diverse applicazioni di radiofrequenza e sistemi a microonde. Il GaN è divenuto la soluzione più probabile al rallentamento del Si in quanto ad alte energie e temperature elevate. Con proprietà di conduzione e commutazione 10 volte superiori rispetto al Si, tale materiale WBG costituisce un candidato naturale per l’elettronica di potenza e le applicazioni relative alle apparecchiature satellitari. Il progetto di ricerca AL-IN-WON (AlGaN and InAlN based microwave components), finanziato dall’UE, è nato con l’obiettivo di sviluppare una nuova generazione di tecnologia GaN e relativi dispositivi elettronici. Finora, lo sviluppo in questo campo è stato dominato da Stati Uniti e Giappone, poiché la ricerca europea è frammentata. I partner del progetto hanno sviluppato la collaborazione tra ministri della difesa, agenzie spaziali e produttori di tecnologie, così da consentire all’Europa di diventare leader nello sviluppo della tecnologia GaN. Insieme, il team di progetto ha lavorato al fine di sviluppare, ottimizzare e testare i materiali GaN e incorporarli nei dispositivi elettronici. I ricercatori AL-IN-WON sono stati in grado di dimostrare una serie di svolte importanti offerte dalle tecnologie GaN. Queste includono robusti amplificatori a banda Ku e ad alta potenza altamente affidabili, così come amplificatori a basso rumore che soddisfano requisiti dei sistemi spaziali. In particolare, il GaN ha reso possibili prestazioni superiori in quanto a circuiti integrati monolitici a microonde e transistor con elevata mobilità degli elettroni per sistemi a microonde e a radiofrequenza con bassa capacità di porta, il che si traduce in velocità più elevate e maggiore larghezza di banda. Le innovazioni AL-IN-WON consentiranno inoltre la creazione di nuove architetture per attrezzature relative a osservazione della Terra, navigazione e telecomunicazioni. In particolare, i risultati del progetto fanno parte degli aspetti principali inerenti a una nuova ricerca dedicata all’industrializzazione e a un ulteriore sviluppo della tecnologia GaN per le comunicazioni satellitari in banda Ka.

Parole chiave

Semiconduttori con ampia banda proibita, nitruro di gallio, satellitare, elettronica di potenza, AL-IN-WON

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