Un professore dell'Università dell'Arkansas riceve una sovvenzione di 300,000 dollari dalla NSF per la ricerca sugli inverter di trazione per veicoli elettrici a base di ossido di gallio

News: Microelectronics

2 Febbraio 2024

La National Science Foundation (NSF) ha concesso una sovvenzione di 300,000 dollari a Xiaoqing Song, assistente professore presso il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell'Università dell'Arkansas, per sostenere il suo progetto di ricerca incentrato sull'avanzamento della trazione ad alta densità e ad alta temperatura operativa inverter. Il suo progetto esplora l'integrazione dell'ossido di gallio (Ga2O3) moduli di potenza preassemblati per migliorare la densità di potenza e l'intervallo di temperatura dei veicoli elettrici (EV).

In collaborazione con il Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili (NREL), il progetto mira a innovare il packaging dei moduli di potenza, stabilire strategie affidabili per il Ga2O3 dispositivi di potenza e dimostrare le capacità di un inverter di trazione ad alta densità e ad alta temperatura.

“Eliminando le barriere tecniche per l’integrazione dei dispositivi all’ossido di gallio, questo progetto favorirà lo sviluppo di convertitori di potenza di prossima generazione, ad alta densità e ad alta temperatura operativa”, afferma Song.

Immagine: Xiaoqing Song, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università dell'Arkansas.

Responsabile della conversione dell'energia immagazzinata in corrente continua (CC) in corrente alternata (CA) per azionare motori elettrici, l'inverter di trazione trarrà notevoli vantaggi da Ga2O3 tecnologia. “L’ossido di gallio può rendere l’inverter di trazione più piccolo, leggero, più efficiente e in grado di funzionare in un intervallo di temperature più ampio”, osserva Song. “L’ossido di gallio ha un’energia di banda proibita maggiore rispetto al silicio convenzionale e ai semiconduttori con banda proibita ampia. Consente un’elevata resistenza elettrica alla rottura, una bassa concentrazione di portatori intrinseci e temperature operative corrispondentemente elevate”, aggiunge.

Una sfida affrontata nel progetto è la bassa conduttività termica del Ga2O3, che ostacola un'efficiente rimozione del calore. Song delinea il piano per sviluppare tecniche avanzate di confezionamento dei moduli di potenza che consentano bassa resistenza termica, basse induttanze parassite e capacità di funzionamento ad alta temperatura.

"NREL ha una significativa esperienza nella simulazione, fabbricazione e caratterizzazione dei moduli di potenza, nonché capacità sperimentali e di laboratorio di livello mondiale per la valutazione e la progettazione di sistemi elettronici di potenza efficienti e affidabili", afferma Song. “Il ricercatore principale [PI] collaborerà con loro per progettare e sviluppare un Ga2O3inverter di trazione ad alta densità e temperatura di esercizio per applicazioni automobilistiche", aggiunge. “Questo progetto contribuirà a stabilire una partnership a lungo termine con NREL che può catalizzare ulteriori ricerche e sviluppi di dispositivi a semiconduttori di potenza a banda proibita ultra ampia”.

La collaborazione con il NREL mira a progettare e sviluppare un Ga2O3inverter di trazione ad alta densità e ad alta temperatura operativa per applicazioni automobilistiche, promuovendo una partnership a lungo termine che può guidare ulteriori ricerche nei dispositivi a semiconduttore di potenza a banda proibita ultralarga. "Altre applicazioni includono reti elettriche, data center, energia rinnovabile, spazio e difesa, ecc.", afferma Song.

Il successo del progetto, a suo avviso, fornirà preziose informazioni su Ga2O3 modellazione, confezionamento, azionamento di gate, protezione e applicazione nei convertitori di potenza di dispositivi. Si prevede che ciò catalizzerà i progressi nell’elettrificazione dei trasporti e nella diffusione del Ga2O3 tecnologia in ambienti difficili.

"I risultati della ricerca e le esperienze acquisite con la borsa di studio sosterranno e promuoveranno le future attività di ricerca multidisciplinare del PI nei dispositivi a semiconduttore, nell'analisi multifisica, nell'imballaggio dei moduli di potenza e nell'elettronica di potenza ad alte prestazioni", afferma Song.

“Altri impatti più ampi includono anche l’istruzione e lo sviluppo della forza lavoro di prossima generazione nelle discipline STEM (scienza, tecnologia, ingegneria e matematica), l’incoraggiamento di più donne e minoranze sottorappresentate nell’ingegneria elettrica, in particolare nel settore dell’ingegneria elettrica dispositivi semiconduttori a banda ultralarga, packaging di moduli di potenza ed elettronica di potenza con esperienze pratiche di laboratorio."

Tag: Università di Arkansas ossido di gallio

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• Fonte: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2024/feb/arkansas-020224.shtml