Fabricación de amplificadores operacionales de carburo de silicio de alta temperatura

NASA Glenn ha desarrollado un método para corregir las variaciones en el voltaje de umbral del transistor debido a la ubicación del troquel en la oblea para amplificadores operacionales de carburo de silicio (SiC), lo que permite circuitos eléctricos mejorados para el acondicionamiento de la señal del sensor en entornos hostiles. Los datos de rendimiento mejorados de los circuitos de sensores montados dentro de flujos de turbinas de gas muy calientes o el circuito de refrigeración principal de un reactor nuclear, por ejemplo, permiten importantes beneficios a nivel del sistema.

A menudo, las señales diminutas (microvoltios) de los sensores requieren el acondicionamiento de componentes eléctricos de alta temperatura para filtrar, amplificar y convertir a niveles adecuados para la digitalización y el control del sistema "inteligente". Los amplificadores operacionales son un componente crítico para la amplificación de señales. Con el esquema de corrección de voltaje de umbral, la amplificación de señal de todos los amplificadores operacionales, en cualquier posición de la oblea de SiC, es la misma, lo que extiende el acondicionamiento de señal confiable mucho más allá de los límites de temperatura actuales de los circuitos integrados de silicio convencionales, lo que permite producir chips útiles a través de toda la superficie de la oblea de SiC.

Para amplificadores operacionales robustos basados ​​en transistores de efecto de campo de unión de SiC (JFET), este método de compensación mitiga los problemas con las variaciones de voltaje de umbral que son un efecto de la ubicación del troquel en la oblea. Los amplificadores operacionales de alta temperatura modernos en el mercado se quedan cortos debido a los límites de temperatura (solo 225 °C para dispositivos basados ​​en silicio).

Anteriormente, los investigadores notaron que varios amplificadores operacionales en una sola oblea de SiC tenían diferentes propiedades de amplificación debido a los diferentes voltajes de umbral que variaban espacialmente hasta en un 18 %, según la distancia del circuito al centro de la oblea de SiC. Mientras que el 18 % es aceptable para algunas aplicaciones, otras aplicaciones importantes del sistema exigen una mayor precisión. Al aplicar esta tecnología al proceso de diseño del circuito del amplificador, el amplificador operacional proporcionará la misma ganancia de señal sin importar su posición en la oblea. El enfoque de compensación permite un acondicionamiento de señal práctico que funciona desde 25 °C hasta 500 °C.

NASA está buscando activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Comuníquese con el Conserje de licencias de la NASA en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo. o llámenos al 202-358-7432 para iniciar conversaciones sobre licencias. Siga este enlace aquí para más información.