High temperature power electronic systems with SiC IC HOTSIC
- Reference number
- RE10-0011
- Start and end dates
- 110301-161231
- Amount granted
- 23 676 841 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
The main goal of this project is to Conceive, Design, Implement and Operate Power and Sensor Electronic Systems at 600 °C using Silicon Carbide (SiC) integrated circuits, also demonstrating radiation hardness. This golden opportunity of using electronics at much higher temperatures than possible with existing silicon technology opens up entirely new system applications in areas where Sweden has strong industrial interests. With our experience since 1992 in the field of SiC devices, we know we can design integrated circuits and in the long term provide modules and systems for use in harsh environments. The potential applications are in at least six fields: Oil and gas drilling Industrial motor drives Automotive Aviation Space exploration Nuclear energy Two demonstrators for technology transfer: Power demonstrator A DC/DC or DC/AC converter, incorporating one or several switches with free-wheeling diodes and driver chip(s), will be integrated in a module for high temperature testing. Switches and diodes have previously been made at KTH, but will need metallization and passivation technology for high temperatures. Sensor demonstrator A SiC gas sensor will be integrated in a package with an IC incorporating an amplifier and an Analog to Digital Converter for easy interfacing to controllers, and assuring high signal to noise ratio. Contact and passivation technology for high temperature, and possibly ionizing radiation environment, will be keys to success.
Popular science description
I detta projekt tänker vi visa att det är möjligt att göra elektronik som fungerar upp till 600 grader. Kiselelektronik är begränsad till ca 300 grader, men med kiselkarbid (SiC) finns inte denna begränsing. Kiselkarbid tål dessutom mer strålning än kisel. Vi har arbetat med kiselkarbidkomponenter i snart 20 år, och nu är det dags att göra integrerade kretsar och system i detta material. Många systemtillämpningar för svensk industri skulle öppna sig om vi är framgångsrika. Tillämpningar vid höga temperaturer finns inom minst sex områden: Olje- och gas-borrning Industriell motorstyrningar Bilelektronik Flygelektronik Utforskning av rymden Kärnenergi De sista tre kan dessutom dra fördelen av strålningståligheten. Vi tänker bygga två olika typer av demonstratorer för att föra över kunnandet till industrin. Kraftelektronikdemonstrator En spänningsomvandlare, som innehåller transistorer, dioder och styrkretsar, kommer att byggas ihop i en modul som kan testas vid höga temperaturer. Transistorer och dioder har gjorts tidigare på KTH, men projektet kommer att utveckla metalliserings- och passiveringsteknik för höga temperaturer. Samarbetspartner är TranSiC, http://www.transic.se Sensordemonstrator En kiselkarbidgassensor kommer att byggas in i en kapsel med en integrerad krets som innehåller förstärkare. Med denna tillämpning kan förbränningen styras i tex en bilmotor. Kontakt- och passiverings-teknik för hög temperatur, och möjligen strålningsrik miljö, kommer att vara nyckeln till framgång. Samarbetspartner är SenSiC, http://www.sensic.se