Fabrication amplificateur opérationnel SiC avancé NASA Glenn pour applications capteurs haute température

NASA Glenn a développé une méthode pour corriger les variations de tension de seuil des transistors due à la position du die sur le wafer pour les amplificateurs opérationnels en carbure de silicium (SiC), permettant des circuits électriques améliorés pour le conditionnement de signal de capteur dans des environnements sévères. D'importants bénéfices au niveau système sont permis par des données de performance améliorées du circuit de capteur monté dans des flux de turbine à gaz très chauds ou la boucle de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire, par exemple.

Souvent, de minuscules signaux (microvolts) des capteurs nécessitent un conditionnement par des composants électriques haute température pour filtrer, amplifier, et convertir à des niveaux appropriés pour la numérisation et le contrôle système « intelligent ». Les amplificateurs opérationnels sont un composant critique pour l'amplification de signal. Avec le schéma de correction de tension de seuil, l'amplification de signal de tous les amplificateurs opérationnels, à n'importe quelle position sur le wafer SiC, est la même, étendant le conditionnement de signal fiable bien au-delà des limites de température actuelles des circuits intégrés silicium conventionnels, permettant la production de puces utiles sur toute la surface du wafer SiC.

Pour des amplificateurs opérationnels robustes basés sur des transistors à effet de champ jonction (JFET) SiC, cette méthode de compensation atténue les problèmes avec les variations de tension de seuil qui sont un effet de la position du die sur le wafer. Les amplificateurs opérationnels haute température modernes sur le marché tombent à court en raison de limites de température (seulement 225 °C pour les dispositifs silicium).

Précédemment, les chercheurs avaient noté que plusieurs amplificateurs opérationnels sur un seul wafer SiC avaient différentes propriétés d'amplification dues à différentes tensions de seuil qui variaient spatialement jusqu'à 18 %, selon la distance du circuit par rapport au centre du wafer SiC. Bien que 18 % soit acceptable pour certaines applications, d'autres applications système importantes exigent une meilleure précision. En appliquant cette technologie au processus de conception de circuit amplificateur, l'amplificateur opérationnel fournira le même gain de signal peu importe sa position sur le wafer. L'approche de compensation permet un conditionnement de signal pratique qui fonctionne de 25 °C jusqu'à 500 °C.

La NASA recherche activement des licenciés pour commercialiser cette technologie. Veuillez contacter le concierge des licences de la NASA à cette adresse email protégée ou appelez au 202-358-7432 pour initier des discussions de licence. Suivez ce lien pour plus d'informations.