E
l proyecto HIPOSWITCH («Transistores de conmutación de alta potencia, normalmente apagados y basados en GaN aplicados a conversores eléctricos eficientes»), financiado con 3 578 938 por medio del área temática de TIC del Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE, estudiará la cadena de valor añadido al completo, desde el desarrollo de la electrónica del dispositivo hasta la aplicación industrial.
El proyecto se centrará en un componente clave de los conversores energéticos electrónicos: los transistores que transforman la corriente continua y la corriente alterna (AC/DC) en los voltajes utilizados por los propios sistemas. Este tipo de transistores puede hallarse en casi cualquier dispositivo técnico actual y, en el caso de las TIC, desempeñan una función básica en las estaciones base de comunicación móvil. También se utilizan en fuentes de alimentación AC/DC de ordenadores, redes y dispositivos de almacenamiento de datos así como en conversores solares, vehículos eléctricos y automóviles híbridos.
El reto al que se enfrentan los científicos hoy en día es el desarrollo de sistemas de conversión energética que consuman menos energía pero que generen más potencia y por supuesto sean más respetuosos con la protección de los recursos naturales. Los investigadores de HIPOSWITCH estudiarán transistores nuevos de nitruro de galio (GaN), dispositivos de conmutación clave que se espera doten de una eficiencia superior a los futuros sistemas de conversión de energía, que tendrán menos volumen y peso pero cuyo rendimiento será mayor.
Las limitaciones a la eficiencia de un sistema suelen estar marcadas por los componentes activos que se utilizan en él. Hoy en día la mayoría de los modelos se basan en el silicio (Si), cuya tecnología ha avanzado hasta tal punto que no es posible realizar más mejoras. El GaN ofrece posibilidades nuevas y numerosas, siendo una de ellas en concreto la conmutación de potencia gracias a las propiedades superiores del propio material. Gracias al GaN, los conmutadores de potencia pueden funcionar a frecuencias considerablemente mayores sin que se incurra en pérdidas por conmutación importantes. Esto se debe a la resistencia en estado de los transistores de GaN, muy inferior, y a capacitancias de entrada y salida considerablemente reducidas.
Los científicos del proyecto también indican que un aumento de la frecuencia de conmutación tiene repercusiones adicionales en los componentes pasivos, pues permite miniaturizar considerablemente los inductores, los transformadores de corriente y los condensadores. Por lo tanto, el peso y el tamaño del sistema al completo se reducen y aligeran al utilizar GaN como material.
El proyecto utilizará técnicas sofisticadas de evaluación de la fiabilidad y caracterización de dispositivos. Contará con la participación de socios con experiencia en tecnología de la automoción, diseño de circuitos y de sistemas electrónicos de potencia, tecnologías de encapsulado de alta temperatura y tecnología de potencia de GaN como por ejemplo crecimiento epitaxial de GaN sobre Si.
El proyecto pondrá de manifiesto la importancia de generar colaboraciones entre los entornos académico e industrial, un paso esencial para sacar al mercado ideas innovadoras.
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