In de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie werken elektronische componenten vaak bij hoge temperaturen, zoals vliegtuigmotoren, automotoren, ruimtevaartuigen op missies in de buurt van de zon en apparatuur in satellieten die bestand is tegen hoge temperaturen. De gebruikelijke Si- of GaAs-componenten werken niet bij zeer hoge temperaturen en moeten daarom in een omgeving met lage temperaturen worden geplaatst. Er zijn twee methoden: de componenten uit de buurt van de hoge temperatuur houden en ze vervolgens via kabels en connectoren verbinden met het te besturen apparaat; de componenten in een koelbox plaatsen en deze vervolgens in een omgeving met hoge temperatuur zetten. Beide methoden vereisen uiteraard extra apparatuur, verhogen de complexiteit van het systeem, nemen minder ruimte in beslag en verminderen de betrouwbaarheid. Deze problemen kunnen worden opgelost door direct componenten te gebruiken die geschikt zijn voor hoge temperaturen. SiC-componenten kunnen direct bij 3M-Cail Y worden gebruikt zonder koeling bij hoge temperaturen.
SiC-elektronica en -sensoren kunnen in en op het oppervlak van hete vliegtuigmotoren worden geïnstalleerd en blijven functioneren onder deze extreme bedrijfsomstandigheden. Dit reduceert de totale massa van het systeem aanzienlijk en verbetert de betrouwbaarheid. Het op SiC gebaseerde gedistribueerde besturingssysteem kan 90% van de draden en connectoren elimineren die in traditionele elektronische afschermingssystemen worden gebruikt. Dit is belangrijk omdat problemen met draden en connectoren tot de meest voorkomende problemen behoren die zich voordoen tijdens stilstand in de huidige commerciële vliegtuigen.
Volgens de beoordeling van de Amerikaanse luchtmacht zal het gebruik van geavanceerde SiC-elektronica in de F-16 het gewicht van het vliegtuig met honderden kilogrammen verminderen, de prestaties en het brandstofverbruik verbeteren, de operationele betrouwbaarheid verhogen en de onderhoudskosten en stilstandtijd aanzienlijk verlagen. Ook SiC-elektronica en -sensoren zouden de prestaties van commerciële straalvliegtuigen kunnen verbeteren, met naar verluidt extra economische voordelen van miljoenen dollars per vliegtuig.
Op dezelfde manier zal het gebruik van SiC-sensoren en -elektronica voor hoge temperaturen in automotoren een betere bewaking en regeling van de verbranding mogelijk maken, wat resulteert in een schonere en efficiëntere verbranding. Bovendien werkt het SiC-motorregelsysteem goed bij temperaturen boven de 125 °C, waardoor het aantal kabels en connectoren in het motorcompartiment wordt verminderd en de betrouwbaarheid van het voertuigregelsysteem op de lange termijn wordt verbeterd.
De commerciële satellieten van vandaag vereisen radiatoren om de warmte af te voeren die door de elektronica van het ruimtevaartuig wordt gegenereerd, en afschermingen om de elektronica te beschermen tegen ruimtestraling. Het gebruik van SiC-elektronica in ruimtevaartuigen kan het aantal draden en connectoren verminderen, evenals de grootte en kwaliteit van de stralingsafschermingen, omdat SiC-elektronica niet alleen bij hoge temperaturen kan werken, maar ook een hoge weerstand tegen stralingsgolven heeft. Als de kosten van het lanceren van een satelliet in een baan om de aarde worden gemeten in massa, zou de massavermindering door het gebruik van SiC-elektronica de economie en het concurrentievermogen van de satellietindustrie kunnen verbeteren.
Ruimtevaartuigen die gebruikmaken van hittebestendige, stralingsbestendige SiC-componenten zouden kunnen worden ingezet voor complexere missies in het zonnestelsel. In de toekomst, wanneer mensen missies uitvoeren rond de zon en het oppervlak van planeten in het zonnestelsel, zullen SiC-elektronicacomponenten met uitstekende eigenschappen voor hoge temperaturen en stralingsbestendigheid een sleutelrol spelen voor ruimtevaartuigen die in de buurt van de zon opereren. Het gebruik van SiC-elektronica kan de benodigde bescherming van ruimtevaartuigen en warmteafvoerapparatuur verminderen, waardoor er meer wetenschappelijke instrumenten in elk voertuig kunnen worden geïnstalleerd.
Geplaatst op: 23 augustus 2022