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Investigadores de la UCA crean un transistor electrónico más eficiente fabricado con diamantes 11 enero 2021

Investigadores de la UCA crean un transistor electrónico más eficiente fabricado con diamantes
Expertos del área de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica han patentado este nuevo dispositivo que podría permitir reducir perdidas energéticas y aumentar la compacidad de transformadores de potencia

Un grupo de investigadores, coordinado por el catedrático Daniel Araujo Gay, del departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Cádiz, ha diseñado un transistor electrónico, basado en un eficiente material semiconductor, que presenta una novedosa estructura. Los transistores sirven para amplificar o conmutar señales electrónicas y son utilizados en la industria tanto en los circuitos analógicos como en los digitales. Así, están presentes en la mayoría de aparatos tecnológicos que nos rodean como móviles, ordenadores o electrodomésticos. 

Los expertos de la UCA han creado un transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor (MOSFET, por sus siglas en inglés), que mejora las características de los actuales gracias al uso de una original estructura tridimensional y la integración del diamante como material base del MOSFET. La originalidad de la patente radica también en su modo de fabricación.

De esta forma, y gracias a la incorporación de este material, los autores han conseguido una notable mejora en lo que a la eficiencia del dispositivo se refiere. Esto se traduce en que los futuros transformadores de potencia eléctrica podrían reducir un 90% de su peso y pérdidas energéticas.

Las características de este dispositivo le otorgan también una mayor versatilidad para su aplicación en nuevas estructuras, haciendo de éste un producto realmente valorable para el sector industrial electrónico y, especialmente, para el energético. De hecho, las excelentes propiedades eléctricas y térmicas que confiere el diamante como material semiconductor, resultan de gran interés. La estructura del dispositivo contiene una serie de capas que evita la generación interna de altos campos eléctricos o posibles cortocircuitos.

Hasta el momento, los dispositivos de potencia existentes, basados en silicio semiconductor, habían protagonizado el desarrollo de la electrónica de potencia. Ahora, con las nuevas aplicaciones en el transporte como trenes de alta velocidad, coches eléctricos, aviones eléctricos o híbridos o la necesidad de transformar electricidad desde centrales eléctricas basadas en fuentes de energías renovables (centrales eólicas, fotovoltaicas,…) se hace especialmente necesario el desarrollo de transformadores eléctricos con mayor eficacia y, por lo tanto, se necesita el uso de nuevos materiales como el diamante o el carburo de silicio (SiC). En este sentido, “el diamante sintético se ha situado como una opción viable y eficiente que expande los límites de las tecnologías de silicio y del SiC; abriendo el camino a nuevas formas de trabajo dentro de la industria”, cono señalan desde la UCA.

Los autores de este producto, patentado por la UCA, han sido, además del catedrático Daniel Araujo Gay: Fernando Lloret Vieira, del departamento de Física Aplicada de la Universidad de Cádiz; Julien Pernot, David Eon y Etienne Bustarret, de la Universidad Grenoble Alpes; y Philippe Godignon, del Instituto de Microelectrónica de Barcelona-CSIC.