Un equipo de la Universidad de Buffalo ha diseñado una nueva forma de transistor de potencia que puede manejar voltajes elevadísimos con un espesor mínimo. No vamos a lanzar las campanas al vuelo, es necesaria más más experimentación, pero se trata de un avance que mejoraría la eficiencia en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos.
Los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal, (MOSFET) son componentes que puedes encontrar en todo tipo de electrónica de consumo, como no, en electrónica automotriz. Los MOSFET de potencia son un tipo de interruptor diseñado específicamente para manejar grandes cargas de potencia. Se fabrican 50.000 millones al año, para que te hagas una idea de lo habituales que son.
Estos componentes electrónicos de tres pines actúan como interruptores controlados por voltaje. Cuando se aplica un voltaje suficiente (generalmente bastante pequeño) al pin de entrada, crea una conexión entre los otros dos pines, completando un circuito. Su misión es encender y apagar la electrónica de alta potencia muy rápido, de ahí que sean una parte crucial de los vehículos eléctricos.
Los investigadores de Buffalo han crear MOSFET basados en óxido de galio, lo que según ellos ayuda a manejar voltajes extremadamente altos utilizando transistores delgados como papel. En sus pruebas de laboratorio fue capaz de manejar más de 8.000 voltios antes de que se descompusiera, una cifra significativamente más alta que otros transistores hechos de carburo de silicio o nitruro de galio.
Es vital saber cuánta energía se requiere para sacudir un electrón en un estado conductor. Cuanto más ancho sea esa banda, mejor. El silicio, el material más común en la electrónica de potencia, tiene una banda de 1,1 electronvoltios. El carburo de silicio y el nitruro de galio tienen intervalos de banda de 3,4 y 3,3. El óxido de galio alcanzó nada menos que 4,8.
Al desarrollar un MOSFET que puede manejar voltajes tan altos en un grosor tan pequeño, el equipo de Buffalo espera que su trabajo pueda contribuir a una electrónica de potencia más pequeña y eficiente en el mundo de los vehículos eléctricos. «Para impulsar realmente estas tecnologías, necesitamos componentes electrónicos de próxima generación que puedan manejar mayores cargas de energía sin aumentar el tamaño de los sistemas electrónicos de potencia», dice el autor principal del estudio, Uttam Singisetti. Estos sistemas de alta eficiencia podrían ayudarlo a tener mucha más autonomía.
Fuente: University at Buffalo
Estudio: IEEE Electron Device Letters.