Nelle apparecchiature aerospaziali e automobilistiche, l'elettronica spesso opera ad alte temperature, come nei motori degli aerei, nei motori delle automobili, nei veicoli spaziali in missioni vicino al sole e nelle apparecchiature ad alta temperatura dei satelliti. Si utilizzano i comuni dispositivi al silicio (Si) o all'arseniuro di gallio (GaAs), ma poiché questi non funzionano a temperature molto elevate, devono essere collocati in un ambiente a bassa temperatura. Esistono due metodi: il primo consiste nel posizionare questi dispositivi lontano dall'ambiente ad alta temperatura e poi collegarli al dispositivo da controllare tramite cavi e connettori; il secondo consiste nel collocare questi dispositivi in una scatola di raffreddamento e poi esporli all'ambiente ad alta temperatura. Ovviamente, entrambi i metodi aggiungono apparecchiature supplementari, aumentano la complessità del sistema, riducono lo spazio disponibile e ne diminuiscono l'affidabilità. Questi problemi possono essere eliminati utilizzando direttamente dispositivi che funzionano ad alte temperature. I dispositivi SiC possono essere utilizzati direttamente a temperature elevate senza bisogno di raffreddamento.
I componenti elettronici e i sensori in SiC possono essere installati all'interno e sulla superficie dei motori aeronautici ad alta temperatura, continuando a funzionare anche in queste condizioni operative estreme, riducendo notevolmente la massa complessiva del sistema e migliorandone l'affidabilità. Il sistema di controllo distribuito basato su SiC può eliminare il 90% dei cavi e dei connettori utilizzati nei tradizionali sistemi di controllo con schermatura elettronica. Questo è importante perché i problemi relativi a cavi e connettori sono tra i più comuni che si verificano durante i fermi macchina negli aerei commerciali moderni.
Secondo la valutazione dell'USAF, l'utilizzo di elettronica avanzata al carburo di silicio (SiC) nell'F-16 ridurrà la massa del velivolo di centinaia di chilogrammi, migliorerà le prestazioni e l'efficienza del carburante, aumenterà l'affidabilità operativa e ridurrà significativamente i costi di manutenzione e i tempi di inattività. Analogamente, l'elettronica e i sensori al SiC potrebbero migliorare le prestazioni degli aerei di linea commerciali, con un aumento stimato dei profitti economici nell'ordine di milioni di dollari per aeromobile.
Analogamente, l'utilizzo di sensori e componenti elettronici in SiC resistenti alle alte temperature nei motori automobilistici consentirà un migliore monitoraggio e controllo della combustione, con conseguente combustione più pulita ed efficiente. Inoltre, il sistema di controllo elettronico del motore in SiC funziona bene anche a temperature superiori a 125 °C, riducendo il numero di cavi e connettori nel vano motore e migliorando l'affidabilità a lungo termine del sistema di controllo del veicolo.
I satelliti commerciali odierni necessitano di radiatori per dissipare il calore generato dall'elettronica di bordo e di schermi per proteggere quest'ultima dalle radiazioni spaziali. L'utilizzo di componenti elettronici in SiC (carburo di silicio) sui satelliti può ridurre il numero di cavi e connettori, nonché le dimensioni e la qualità degli schermi di protezione dalle radiazioni, poiché i componenti in SiC non solo funzionano ad alte temperature, ma presentano anche un'elevata resistenza alle radiazioni di ampiezza variabile. Se il costo del lancio di un satellite in orbita terrestre si misura in massa, la riduzione di massa ottenuta grazie all'utilizzo di componenti elettronici in SiC potrebbe migliorare l'economicità e la competitività del settore satellitare.
Le sonde spaziali che utilizzano dispositivi in SiC resistenti alle alte temperature e alle radiazioni potrebbero essere impiegate per missioni più impegnative intorno al sistema solare. In futuro, quando l'uomo effettuerà missioni intorno al Sole e alla superficie dei pianeti del sistema solare, i dispositivi elettronici in SiC, con le loro eccellenti caratteristiche di resistenza alle alte temperature e alle radiazioni, svolgeranno un ruolo chiave per le sonde spaziali che opereranno in prossimità del Sole. L'utilizzo di dispositivi elettronici in SiC può ridurre la necessità di protezioni e sistemi di dissipazione del calore a bordo delle sonde, consentendo così l'installazione di un maggior numero di strumenti scientifici in ciascun veicolo.
Data di pubblicazione: 23 agosto 2022