Honda entrega su Premio 2017 a Profesor Emérito
-Por su Contribución a la Investigación de Dispositivos de Energía.
La Fundación Honda, una fundación de interés público creada por Soichiro Honda, el fundador de Honda Motor Co., Ltd, y su hermano menor, Benjiro Honda, actualmente dirigida por Hiroto Ishida, se complace en anunciar que el Premio Honda 2017 será entergado al Dr. Hiroyuki Matsunami, Profesor Emérito de la Universidad de Kyoto, quien ha hecho tremendas contribuciones en investigaciones pioneras en “dispositivos de energía de carburo de silicón (SiC)” y sus aplicaciones prácticas.
Establecido en 1980, el Premio Honda es el primer reconocimiento internacional de Japón en el campo de ciencia y tecnología. Se entrega anualmente a una persona o grupo para reconocer sus logros en el campo de la ecotecnología1, que trabaja para mejorar los logros humanos mientras preserva el medio ambiente natural. El Dr. Matsunami ha sido un pionero mundial en llevar a cabo investigaciones utilizando un material llamado carburo de sílice o silicón (SiC); se dieron cuenta que es muy eficiente para controlar energía para elementos semiconductores llamados “dispositivos de poder”, utilizados para control de potencia. A través de su investigación, los dispositivos de poder SiC se han puesto en usos prácticos y están contribuyendo a la reducción de pérdida de energía que ocurre en los procesos de control durante la alimentación de energía, y el trabajo del Sr. Matsunami es reconocido con la entrega del Premio Honda.
El Dr. Matsunami es el 38vo laureado por el Premio Honda. La ceremonia de premiación se llevará a cabo en el Hotel Imperial de Tokio, Japón, el 16 de noviembre de 2017. Además de la medalla y diploma del premio, el laureado recibirá 10 millones de yenes.
Los Dispositivos de Poder SiC del Dr. Matsunami
A lo largo del proceso de generación de fuerza eléctrica en las plantas al uso de esa potencia generada como energía, esta fuerza eléctrica está sujeta a varios controles como subidas y caídas de voltaje, conversión entre corriente alterna y directa, y regulación de la energía eléctrica. Los elementos semiconductores usados en el curso del control de la energía son llamados “dispositivos de poder” y el silicio (Si) es usado como el principal material. Cuando la corriente eléctrica fluye hacia el dispositivo de poder consume energía eléctrica mientras se realiza el control de poder, y parte de la energía eléctrica se transforma en calor, causando pérdidas de energía. Por lo tanto, mientras los esfuerzos mundiales se han hecho en rediseñar la estructura de los dispositivos de poder, el desarrollo de un nuevo material sustituto del Si, que es compatible con los dispositivos de poder, es esperado para promover la conservación del medio y la energía.
Como nuevo material, la investigación en “carburo de silicón” (SiC) comenzó a mediados de 1950 en los Estados Unidos. El SiC es un compuesto de Si con carbón (C), que es un material extraordinariamente duro, como es el caso de los diamantes. La investigación en SiC busca el desarrollo de dispositivos electrónicos para la electrónica, que sean operables en ambientes de alta temperatura, se han esparcido aescala global. El Dr. Matsunami ha tenido un interés en el SiC desde el principio y comenzó una investigación básica desde finales de los 60s para desarrollar dispositivos electrónicos utilizando las excelentes propiedades del SiC, como operatividad en alta temperatura y resistencia a la radiación.
Mientras que el Si tiene características de un solo cristal con estructura de diamante regular, el SiC es un material difícil de manejar, ya que el crecimiento del cristal con pocos defectos es difícil. Además, el SiC tiene 200 tipos diferentes de estados de estructura de cristal (polimorfismo de cristal), el polimorfismo más apropiado para comercialización no ha sido determinado. Más aún, con una robusta estructura tan dura como un diamante, el SiC hace su proceso extremadamente difícil y retador. Aunque muchos institutos de investigación han tratado de realizar aplicaciones prácticas de SiC, ninguna ha solucionado las dificultades de su proceso y muchos se han retirado del proyecto.
El Dr. Matsunami continuó su investigación básica en SiC y, unos 20 años a partir de su inicio, en 1987, publicó un método llamado epitaxia de paso controlado2, que permite la producción de una membrana homogénea de SiC con un polimorfismo uniforme del cristal al inclinar la superficie de un substrato unos grados. Alrededor de 1990, mientras los dispositivos de poder de Si estaban llegando al límite de su desempeño, gracias a su descubrimiento, la utilización del SiC se puso a la vista del mundo y el desarrollo de los dispositivos de poder de SiC avanzaron dramáticamente.
Alrededor de 2010 comenzó una aplicación práctica de dispositivos de poder de SiC, utilizando el SiC en dispositivos de poder, lo que llevó a una tremenda reducción en pérdida de poder, permitiendo alta velocidad y eficiencia en el control de potencia. De la misma manera, como el SiC tiene resistencia al alto voltaje y características de resistencia a la alta temperatura, los sistemas de enfriamiento se han hecho compactos, llevando a la reducción de tamaño en los mecanismos de control de potencia.
En 2013 los dispositivos de poder SiC fueron introducidos en el metro de Tokio y registraron un 30% en la reducción de energía comparado con la cantidad de energía requerida por los trenes convencionales. En años recientes, los dispositivos de poder SiC se han instalado en trenes suburbanos, elevadores de alta velocidad, acondicionadores de poder para baterías solares, vehículos de células de combustible.
Experimentos para instalación en autos híbridos y el Tokaido Shinkansen han comenzado también.
Aunque todavía hay algunos retos en la diseminación de los dispositivos de poder SiC, incluyendo el establecimiento de tecnología de producción masiva, reducción de costos, etc. Su aplicación a vehículos eléctricos se espera cuando se logren una mayor reducción en consumo de potencia, ahorro de espacio a través de la reducción de dispositivos y reducción de costos.
Comenzando con la epitaxia de paso controlado, desarrollado a través de largos años por la investigación del Dr. Matsunami, el método de producción de SiC y las tecnologías que permiten las aplicaciones prácticas de SiC a dispositivos de poder han pavimentado el camino para nuevas posibilidades para el SiC como un nuevo material. Conforme se realizan los usos prácticos, también nos llevará a la resolución de rápidos incrementos en consumo de combustible fósil y la cantidad de desperdicio de potencia generada, acompañada por un surgimiento de consumo de poder a escala global; es por esto que sus logros fueron considerados apropiados para el reconocimiento del Premio Honda.
- Ecotecnología: acuñado de “ecología” -la casa de la civilización- y “tecnología”. Su utilizó desde 1979 como la filosofía guía para una mejor simbiosisentre la civilización impulsada por la tecnología y la naturaleza.
- Epitaxia: Fenómeno donde en la superficie de un cristal se cristaliza con ejes alineados u otros cristales de estructura similar crecen. Esto se aplica al proceso de producción de diodos y transistores.
