Les laboratoires nationaux Sandia ont mis au point une diode contenant du nitrure de gallium qui pourrait protéger les réseaux électriques contre les surtensions.
Le nitrure de gallium (GaN), le plus polyvalent des semi-conducteurs, démontre son potentiel dans de plus en plus de domaines de l'industrie électronique. Ce composé, constitué du métal technologique gallium et d'azote, permet d'obtenir une densité de puissance élevée dans des espaces réduits, par exemple dans les micropuces, les chargeurs et les systèmes d'alimentation en énergie. applications de téléphonie mobile. Un nouveau dispositif mis au point par les Sandia National Laboratories aux États-Unis démontre maintenant que le GaN peut protéger le réseau électrique contre les surcharges. Une équipe de scientifiques a construit une diode GaN capable de conduire une tension étonnamment élevée de 6 400 volts en un temps ultra-rapide. À titre de comparaison, les prises de courant en Europe délivrent une tension standard de 230 volts, alors qu'aux États-Unis, elle est de 110 à 120 volts.
Dans un déclaration Dans le communiqué de presse publié par l'institut de recherche, il est affirmé que le nouveau dispositif constitue “un pas important vers la protection du réseau électrique national contre les impulsions électromagnétiques”. Il s'agit d'impulsions électromagnétiques de courte durée qui peuvent être déclenchées par des phénomènes naturels tels que les éruptions solaires ou par un impact humain tel qu'une détonation nucléaire. Les impulsions électromagnétiques génèrent d'énormes tensions en quelques fractions de seconde, ce qui, dans le pire des cas, peut entraîner des coupures de courant pendant des mois. Jack Flicker, expert en résilience des réseaux électriques à l'institut Sandia, est bien conscient qu'il existe déjà des dispositifs de protection dans le réseau électrique qui peuvent réagir aux impulsions en un millionième de seconde - pour détourner les coups de foudre, par exemple. Toutefois, avec les impulsions électromagnétiques, les surtensions peuvent se produire en l'espace de dix milliardièmes de seconde, soit un laps de temps beaucoup plus court. Le nitrure de gallium présente de grands avantages par rapport à d'autres matériaux semi-conducteurs tels que le silicium, car il est capable de réagir aussi rapidement, a expliqué Bob Kaplar, chef d'un groupe de recherche de Sandia sur les dispositifs semi-conducteurs. Le GaN peut également supporter des tensions et des courants très élevés.
Les scientifiques souhaitent maintenant mettre au point un dispositif capable de fonctionner jusqu'à 20 000 volts, offrant ainsi une protection contre les surtensions, étant donné que la plupart des appareils électroniques de distribution du réseau électrique fonctionnent à environ 13 000 volts. M. Kaplar estime que le dispositif pourrait également être utilisé dans d'autres domaines que la protection des réseaux électriques. Les transformateurs, les convertisseurs/redresseurs de puissance ou les infrastructures de recharge pour les voitures électriques, par exemple, pourraient devenir plus efficaces.
La production et les résultats des tests ont été publiés dans la revue IEEE Transactions on Electron Devices.
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