Em equipamentos aeroespaciais e automotivos, os componentes eletrônicos frequentemente operam em altas temperaturas, como motores de aeronaves, motores de automóveis, espaçonaves em missões próximas ao Sol e equipamentos de alta temperatura em satélites. Utilizam-se dispositivos de Si ou GaAs comuns, pois estes não operam em temperaturas muito elevadas, sendo necessário armazená-los em um ambiente de baixa temperatura. Existem dois métodos para isso: um consiste em isolar os dispositivos da fonte de alta temperatura e conectá-los ao dispositivo a ser controlado por meio de cabos e conectores; o outro consiste em colocá-los em uma caixa de resfriamento e, em seguida, em um ambiente de alta temperatura. Obviamente, ambos os métodos adicionam equipamentos extras, aumentam a complexidade do sistema, reduzem o espaço disponível e diminuem a confiabilidade. Esses problemas podem ser eliminados com o uso direto de dispositivos que operam em altas temperaturas. Os dispositivos de SiC podem operar diretamente em altas temperaturas sem a necessidade de resfriamento.
Componentes eletrônicos e sensores de SiC podem ser instalados dentro e na superfície de motores de aeronaves quentes, funcionando mesmo sob condições operacionais extremas, reduzindo significativamente a massa total do sistema e aumentando a confiabilidade. O sistema de controle distribuído baseado em SiC pode eliminar 90% dos cabos e conectores utilizados em sistemas tradicionais de controle eletrônico de blindagem. Isso é importante porque problemas com cabos e conectores estão entre os mais comuns durante períodos de inatividade em aeronaves comerciais modernas.
Segundo avaliação da Força Aérea dos EUA, o uso de eletrônica avançada de SiC no F-16 reduzirá a massa da aeronave em centenas de quilogramas, melhorará o desempenho e a eficiência de combustível, aumentará a confiabilidade operacional e reduzirá significativamente os custos de manutenção e o tempo de inatividade. Da mesma forma, a eletrônica e os sensores de SiC poderiam melhorar o desempenho de jatos comerciais, com lucros econômicos adicionais estimados em milhões de dólares por aeronave.
Da mesma forma, o uso de sensores e componentes eletrônicos de alta temperatura em SiC em motores automotivos permitirá um melhor monitoramento e controle da combustão, resultando em uma combustão mais limpa e eficiente. Além disso, o sistema de controle eletrônico do motor em SiC opera bem acima de 125 °C, o que reduz o número de cabos e conectores no compartimento do motor e melhora a confiabilidade a longo prazo do sistema de controle do veículo.
Os satélites comerciais atuais necessitam de radiadores para dissipar o calor gerado pelos componentes eletrônicos da espaçonave e de blindagens para proteger esses componentes da radiação espacial. O uso de componentes eletrônicos de SiC em espaçonaves pode reduzir o número de cabos e conectores, bem como o tamanho e a complexidade das blindagens contra radiação, pois os componentes de SiC não só operam em altas temperaturas, como também apresentam alta resistência à radiação de grande amplitude. Se o custo de lançamento de um satélite em órbita terrestre for medido em massa, a redução de massa proporcionada pelos componentes eletrônicos de SiC pode melhorar a economia e a competitividade da indústria de satélites.
Naves espaciais que utilizam dispositivos de SiC resistentes à irradiação em altas temperaturas poderão ser usadas para realizar missões mais desafiadoras ao redor do sistema solar. No futuro, quando a humanidade realizar missões ao redor do Sol e da superfície dos planetas do sistema solar, os dispositivos eletrônicos de SiC, com suas excelentes características de resistência a altas temperaturas e radiação, desempenharão um papel fundamental para as naves espaciais que operam próximas ao Sol. O uso de dispositivos eletrônicos de SiC pode reduzir a necessidade de equipamentos de proteção e dissipação de calor, permitindo a instalação de mais instrumentos científicos em cada veículo.
Data da publicação: 23/08/2022