Krzem obniży cenę samochodowych systemów radarowych

Krzem obniży cenę samochodowych systemów radarowych

Naukowcy z University of Wisconsin-Madison znaleźli sposób na uczynienie samochodowych radarowych systemów bezpieczeństwa tańszymi.

Systemy radarowe mogą być zaimplementowane w samochodach do wykrywania zbliżającego się zderzenia i ostrzeżenia kierowcy lub nawet automatycznego włączenia hamulców. Do produkcji takich systemów używa się kosztownych materiałów półprzewodnikowych, co uniemożliwia szerokie stosowanie radarowych systemów bezpieczeństwa.

Amerykańscy badacze znaleźli sposób na obniżenie kosztów poprzez zastosowanie krzemu zamiast stosowanych do tej pory półprzewodników. System taki jest tańszy i bardziej wytrzymały. Dodatkowo wytworzenie samego krzemu i produkcja urządzeń z elementami krzemowymi jest znacznie prostsza i bardziej rozpowszechniona.

Radar samochodowy operuje przy ekstremalnie wysokich częstotliwościach. Badacze wykorzystali w swoim projekcie urządzenia zwane heterozłączowe tranzystory bipolarne (ang. heterojunction bipolar transistors - HBTs), które działają jako wzmacniacze sygnału. Aby elementy te mogły działać przy częstotliwościach radaru, zostały zmniejszone do bardzo małych rozmiarów i połączone w uporządkowaną sieć.

Użycie sieci tranzystorów powoduje, że mogą one pracować przy dużo niższych częstotliwościach od tych, przy jakich działają oddzielnie. W konsekwencji, w momencie gdy radar osiąga wystarczającą moc, może on operować przy niższych częstotliwościach. Poza tym, generowana jest duża ilość ciepła w środku sieci, powodując przeskoki prądu z zewnętrznych komponentów.

Badacze odkryli, iż tranzystory HBTs pracujące w trybie wspólnej bazy umożliwiają efektywne działanie urządzenia przy wyższych częstotliwościach i wyższych poziomach energetycznych niż te same tranzystory pracujące w bardziej rozpowszechnionym trybie wspólnego emitera. Użycie trybu wspólnej bazy powoduje, że można użyć mniej tranzystorów i zastosować krótsze połączenia elektryczne.

Aby pokonać problem „przeskoków prądu”, naukowcy użyli specjalnej metody, odpowiednio ustawiając tranzystory w tzw. kaskadę.

Kiedy badacze opracują optymalny sposób uszeregowania tranzystorów, otrzymają tańszy od obecnie stosowanych radarowy system bezpieczeństwa, oparty na elementach krzemowych, który nie będzie powodował przeskoków prądu i utrat częstotliwości, jak to miało miejsce w poprzednich rozwiązaniach.