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AlGaN and InAlN based microwave components

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Semiconductores de banda prohibida ancha para aplicaciones espaciales

Los semiconductores de banda prohibida ancha (WBG) podrían revolucionar el mundo electrónico de manera análoga a cómo el silicio (Si) dio lugar a la era informática moderna. Más pequeños, rápidos y eficientes que sus homólogos basados en silicio, los dispositivos de nitruro de galio (GaN) ofrecen una mayor fiabilidad en condiciones operativas exigentes.

Energía

La adversidad de los entornos en los que funcionan las aplicaciones satelitales, cada vez más complejas, precisa la creación de tecnologías nuevas capaces de generar la máxima potencia y vida útil posible con un tamaño y peso mínimos. El semiconductor WBG de nitruro de galio es un candidato ideal para los sistemas de radiofrecuencia y de microondas. El nitruro de galio ha surgido como la solución aventajada frente a la ralentización del Si en aplicaciones de potencia o a altas temperaturas. Este material WBG, que exhibe propiedades de conducción y conmutación diez veces superiores a las del silicio, supone la elección natural para la electrónica de potencia en equipos destinados a satélites. El proyecto AL-IN-WON (AlGaN and InAlN based microwave components), financiado por la UE, se ha enfocado en desarrollar tecnología y dispositivos electrónicos de nitruro de galio de nueva generación. El desarrollo en este campo ha venido dominado hasta el momento por Japón y Estados Unidos, siendo que la investigación europea está muy fragmentada. Los miembros del proyecto han desarrollado labores de colaboración entre ministerios de defensa, agencias espaciales y fabricantes tecnológicos con miras a situar a Europa como punta de lanza de la innovación en la tecnología del nitruro de galio. Han trabajado conjuntamente con el propósito de desarrollar, optimizar y ensayar materiales a base de nitruro de galio e incorporarlos en dispositivos electrónicos. El equipo del proyecto AL-IN-WON ha logrado demostrar una serie de avances importantísimos, fruto de las tecnologías basadas en el empleo del nitruro de galio. Entre ellos cabe citar amplificadores de banda Ku altamente fiables y robustos, así como amplificadores de bajo ruido que satisfacen los requisitos de los sistemas concebidos para operaciones espaciales. En concreto, el nitruro de galio brinda prestaciones superiores en los transistores de alta movilidad electrónica y en los circuitos integrados monolíticos de microondas —tanto en sistemas de microondas como de radiofrecuencia— y una menor capacitancia de puerta, lo cual se traduce en velocidades más elevadas y mayor amplitud de banda. Las innovaciones que el proyecto AL-IN-WON aporta también darán lugar a arquitecturas nuevas en los equipos de observación de la Tierra, de navegación y de telecomunicaciones. En particular, los resultados de este proyecto se hallan al frente de nuevas investigaciones dedicadas a la industrialización y posterior desarrollo de la tecnología del nitruro de galio aplicada a las comunicaciones vía satélite en la banda Ka.

Palabras clave

Semiconductores de banda prohibida ancha, nitruro de galio, satélite, electrónica de potencia, AL-IN-WON

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