Fabricage van op-amps van siliciumcarbide op hoge temperatuur

NASA Glenn heeft een methode ontwikkeld om te corrigeren voor variaties in de transistordrempelspanning als gevolg van de locatie van de chip op de wafer voor siliciumcarbide (SiC) opamps, waardoor verbeterde elektrische circuits voor sensorsignaalconditionering in ruwe omgevingen mogelijk worden. Belangrijke voordelen op systeemniveau worden mogelijk gemaakt door verbeterde prestatiegegevens van sensorcircuits die zijn gemonteerd in bijvoorbeeld zeer hete gasturbinestromen of de primaire koelvloeistofkringloop van een kernreactor.

Vaak moeten minuscule (microvolt) signalen van sensoren worden geconditioneerd door elektrische componenten op hoge temperatuur om te filteren, te versterken en om te zetten in niveaus die geschikt zijn voor digitalisering en "slimme" systeembesturing. Opamps zijn een essentieel onderdeel voor signaalversterking. Met het drempelspanningscorrectieschema is de signaalversterking van alle opamps, op elke positie op de SiC-wafer, hetzelfde, waardoor de betrouwbare signaalconditionering veel verder gaat dan de huidige temperatuurlimieten van conventionele silicium-geïntegreerde schakelingen, waardoor bruikbare chips kunnen worden geproduceerd over het gehele SiC-wafeloppervlak.

Voor robuuste operationele versterkers op basis van SiC Junction Field Effect Transistors (JFET's), vermindert deze compensatiemethode problemen met drempelspanningsvariaties die een effect zijn van de locatie van de matrijs op de wafer. Moderne op-amps voor hoge temperaturen op de markt schieten tekort vanwege temperatuurlimieten (slechts 225 °C voor apparaten op basis van silicium).

Eerder merkten onderzoekers op dat meerdere opamps op een enkele SiC-wafer verschillende versterkingseigenschappen hadden vanwege verschillende drempelspanningen die ruimtelijk tot 18% varieerden, afhankelijk van de afstand van het circuit tot het SiC-wafercentrum. Terwijl 18% acceptabel is voor sommige toepassingen, vereisen andere belangrijke systeemtoepassingen een betere precisie. Door deze technologie toe te passen op het ontwerpproces van het versterkercircuit, zal de opamp dezelfde signaalversterking bieden, ongeacht zijn positie op de wafer. De compensatiebenadering maakt praktische signaalconditionering mogelijk die werkt van 25 °C tot 500 °C.

NASA is actief op zoek naar licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met NASA's Licensing Concierge via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of bel ons op 202-358-7432 om licentiebesprekingen te starten. Volg deze link hier voor meer informatie.