Dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile, les composants électroniques fonctionnent souvent à haute température, notamment dans les moteurs d'avions et de voitures, les engins spatiaux en mission proche du Soleil et les équipements haute température des satellites. L'utilisation de dispositifs classiques en silicium (Si) ou en arséniure de gallium (GaAs) est problématique, car ils ne supportent pas les très hautes températures. Il est donc nécessaire de les placer dans un environnement à basse température. Deux méthodes existent : soit éloigner les dispositifs de la source de chaleur et les connecter à l'appareil à contrôler via des câbles et des connecteurs ; soit les placer dans un caisson réfrigéré avant de les exposer à la chaleur. Ces deux méthodes impliquent l'ajout de composants, une augmentation du poids du système, une réduction de l'espace disponible et une moindre fiabilité. L'utilisation directe de dispositifs adaptés aux hautes températures permet d'éviter ces problèmes. Les dispositifs SiC de 3M – Cail Y – peuvent fonctionner directement à haute température sans refroidissement.
Les composants électroniques et les capteurs en carbure de silicium (SiC) peuvent être installés à l'intérieur et à la surface des moteurs d'avion, même à haute température, et rester fonctionnels dans ces conditions extrêmes, réduisant considérablement la masse totale du système et améliorant sa fiabilité. Le système de commande distribuée à base de SiC permet d'éliminer 90 % des câbles et connecteurs utilisés dans les systèmes de commande électroniques traditionnels. Ceci est important car les problèmes de câbles et de connecteurs figurent parmi les incidents les plus fréquents lors des immobilisations des avions commerciaux modernes.
D'après l'évaluation de l'USAF, l'utilisation de composants électroniques SiC de pointe dans le F-16 permettra de réduire la masse de l'appareil de plusieurs centaines de kilogrammes, d'améliorer ses performances et son rendement énergétique, d'accroître sa fiabilité opérationnelle et de réduire considérablement les coûts de maintenance et les temps d'immobilisation. De même, les composants électroniques et les capteurs SiC pourraient améliorer les performances des avions de ligne commerciaux, avec des gains économiques supplémentaires estimés à plusieurs millions de dollars par appareil.
De même, l'utilisation de capteurs et de composants électroniques haute température en carbure de silicium (SiC) dans les moteurs automobiles permettra une meilleure surveillance et un meilleur contrôle de la combustion, pour une combustion plus propre et plus efficace. Par ailleurs, le système de contrôle électronique du moteur en SiC fonctionne parfaitement au-delà de 125 °C, ce qui réduit le nombre de câbles et de connecteurs dans le compartiment moteur et améliore la fiabilité à long terme du système de contrôle du véhicule.
Les satellites commerciaux actuels nécessitent des radiateurs pour dissiper la chaleur générée par leur électronique, ainsi que des blindages pour la protéger des rayonnements spatiaux. L'utilisation de composants électroniques en carbure de silicium (SiC) permet de réduire le nombre de conducteurs et de connecteurs, ainsi que la taille et la qualité des blindages, car ces composants fonctionnent à haute température et présentent une forte résistance aux rayonnements d'amplitude. Si le coût de lancement d'un satellite en orbite terrestre est mesuré en masse, la réduction de masse permise par l'électronique SiC pourrait améliorer la rentabilité et la compétitivité du secteur spatial.
Les engins spatiaux utilisant des composants en carbure de silicium (SiC) résistants aux hautes températures et aux radiations pourraient permettre de réaliser des missions plus complexes autour du système solaire. À l'avenir, lors des missions habitées autour du Soleil et à la surface des planètes, les composants électroniques en SiC, grâce à leurs excellentes caractéristiques de résistance aux hautes températures et aux radiations, joueront un rôle crucial pour les engins spatiaux opérant à proximité du Soleil. Leur utilisation permettra de réduire les besoins en protection et en dissipation thermique des engins spatiaux, et ainsi d'embarquer davantage d'instruments scientifiques.
Date de publication : 23 août 2022