Fabricación avanzada de Op-Amp SiC de NASA Glenn para aplicaciones de sensores de alta temperatura

NASA Glenn ha desarrollado un método para corregir variaciones en el voltaje de umbral de transistores debido a la ubicación del die en la oblea para amplificadores operacionales de carburo de silicio (SiC), permitiendo circuitos eléctricos mejorados para acondicionamiento de señal de sensores en entornos hostiles. Beneficios importantes a nivel de sistema son habilitados por datos de rendimiento mejorados de circuitos de sensores montados dentro de flujos de turbinas de gas muy calientes o el bucle primario de refrigerante de un reactor nuclear, por ejemplo.

A menudo, señales diminutas (microvoltios) de sensores requieren acondicionamiento por componentes eléctricos de alta temperatura para filtrar, amplificar y convertir a niveles adecuados para digitalización y control de sistemas «inteligentes». Los amplificadores operacionales son un componente crítico para amplificación de señal. Con el esquema de corrección de voltaje de umbral, la amplificación de señal de todos los amplificadores operacionales, en cualquier posición en la oblea de SiC, es la misma, extendiendo el acondicionamiento de señal fiable mucho más allá de los límites de temperatura actuales de circuitos integrados de silicio convencionales, permitiendo 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 (JFETs), este método de compensación mitiga problemas con variaciones de voltaje de umbral que son un efecto de la ubicación del die en la oblea. Los amplificadores operacionales de alta temperatura modernos en el mercado se quedan cortos debido a límites de temperatura (solo 225 °C para dispositivos basados en silicio).

Anteriormente, los investigadores notaron que múltiples amplificadores operacionales en una sola oblea de SiC tenían diferentes propiedades de amplificación debido a diferentes voltajes de umbral que variaban espacialmente hasta un 18%, dependiendo de 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 mejor precisión. Al aplicar esta tecnología al proceso de diseño del circuito amplificador, el amplificador operacional proporcionará la misma ganancia de señal sin importar su posición en la oblea. El enfoque de compensación permite acondicionamiento de señal práctico que funciona desde 25 °C hasta 500 °C.

NASA busca activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Por favor, contacte al Concierge de Licencias de NASA en Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verla. o llame al 202-358-7432 para iniciar conversaciones de licenciamiento. Siga este enlace aquí  para más información.