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segunda-feira, 8 de janeiro de 2018

Componentes de potência verticais reduzem drasticamente perda de energia

Redação do Site Inovação Tecnológica 



Componentes de potência verticais reduzem drasticamente perda de energia
Com base no obtido até agora, a equipe acredita ser possível chegar à faixa dos 3.300 a 5.000 volts. [Imagem: Yuhao Zhang]
Nitreto de gálio
A eletrônica de potência, responsável por modificar voltagens ou converter entre corrente contínua e alternada, está por todo lado - é ela que compõe o carregador do seu celular e a fonte do seu computador, por exemplo.
Ocorre que a conversão de energia é intrinsecamente ineficiente: um conversor de energia nunca disponibilizará na saída a mesma potência que você lhe forneceu na entrada.
Recentemente, começaram a chegar ao mercado conversores de energia feitos de nitreto de gálio, com maiores eficiências e tamanhos menores do que os conversores convencionais, feitos à base de silício.
O problema é que eles só conseguiam lidar com tensões de até 600 volts, o que limita sua aplicação nos eletrônicos domésticos, que internamente precisam de tensões bem maiores.
A boa notícia é que esse limite foi largamente estendido, com os componentes de potência de nitreto de gálio já lidando com tensões de até 1.200 volts, e podendo ir além.
Isso é suficiente para que eles sejam utilizados até mesmo nos carros elétricos, mas a equipe ressalta que seus componentes ainda são protótipos fabricados em escala de laboratório. Por outro lado, com base no que obtiveram até agora, acreditam ser possível chegar à faixa dos 3.300 a 5.000 volts, o que colocaria os componentes de potência de nitreto de gálio em condições de utilização até mesmo na rede de distribuição elétrica.
Componentes verticais
Os ganhos estão sendo possíveis graças a melhorias em uma técnica conhecida como "componentes verticais", nos quais a corrente flui através do semicondutor - nos dispositivos atuais, que são "laterais", a corrente flui na superfície do semicondutor.
"Quando você tem dispositivos laterais, toda a corrente flui através de uma fatia muito estreita de material, próximo à superfície. Nós estamos falando de uma fatia de material que pode ter apenas 50 nanômetros de espessura. Então toda a corrente passa por lá, e todo o calor está sendo gerado nessa região muito estreita, então ela fica realmente muito, muito quente. Em um dispositivo vertical, a corrente flui através de toda a pastilha, de modo que a dissipação de calor é muito mais uniforme," disse Tomás Palácios, do MIT.
Além da equipe de Palácios, participaram do desenvolvimento pesquisadores da Universidade de Colúmbia (EUA), Aliança de Pesquisa e Tecnologia de Cingapura e das empresas IQE e IBM.

Bibliografia:

Materials and processing issues in vertical GaN power electronics
Jie Hu, Yuhao Zhang, Min Sun, Daniel Piedra, Nadim Chowdhury, Tomás Palacios
Materials Science in Semiconductor Processing
DOI: 10.1016/j.mssp.2017.09.033

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