Производство высокотемпературных операционных усилителей на основе карбида кремния

НАСА Гленн разработал метод коррекции изменений порогового напряжения транзистора из-за расположения кристалла на пластине для карбидокремниевых (SiC) операционных усилителей, позволяющий улучшить электрические схемы для обработки сигналов датчиков в суровых условиях. Важные преимущества на системном уровне достигаются за счет улучшенных данных о производительности схем датчиков, установленных в очень горячих потоках газовой турбины или, например, в первом контуре теплоносителя ядерного реактора.

Часто крошечные (микровольтные) сигналы от датчиков требуют обработки высокотемпературными электрическими компонентами для фильтрации, усиления и преобразования в уровни, подходящие для оцифровки и управления «умной» системой. Операционные усилители являются важным компонентом для усиления сигнала. Со схемой коррекции порогового напряжения усиление сигнала всех операционных усилителей в любом месте на SiC-пластине одинаково, что обеспечивает надежное преобразование сигнала далеко за пределы текущих температурных ограничений обычных кремниевых интегральных схем, позволяя производить полезные микросхемы вся поверхность пластины SiC.

Для надежных операционных усилителей на основе полевых транзисторов с SiC-переходом (JFET) этот метод компенсации устраняет проблемы с колебаниями порогового напряжения, возникающие из-за расположения кристалла на пластине. Современные высокотемпературные операционные усилители, представленные на рынке, не соответствуют требованиям из-за температурных ограничений (всего 225 °C для устройств на основе кремния).

Ранее исследователи отмечали, что несколько операционных усилителей на одной пластине SiC имеют разные характеристики усиления из-за разных пороговых напряжений, которые пространственно различаются на 18% в зависимости от расстояния схемы от центра пластины SiC. В то время как 18% приемлемо для некоторых приложений, другие важные системные приложения требуют большей точности. Применяя эту технологию в процессе проектирования схемы усилителя, операционный усилитель будет обеспечивать одинаковое усиление сигнала независимо от его положения на пластине. Подход с компенсацией обеспечивает практическое преобразование сигнала, работающее от 25 °C до 500 °C.

НАСА активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с консьержем НАСА по лицензированию:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или позвоните нам по телефону 202-358-7432, чтобы начать обсуждение лицензирования. Перейдите по этой ссылке здесь Чтобы получить больше информации.