Gallium Nitride (GaN) Terahertz Detector

Panasonic Develops A Gallium Nitride (GaN) Terahertz Detector
with High Sensitivity

Osaka, Japan - Panasonic today announced the development of a new terahertz (THz) detector using a Gallium Nitride (GaN) transistor. The detector exhibits the world highest sensitivity at room temperature. The GaN-based THz detector is applicable to a variety of security or analyzing systems, which will greatly help the wide-spread use of such THz applications in the future.

The GaN detector forms a so-called plasma wave of the electrons, in which the electron density is fluctuated as a wave. The plasma wave resonates with the incident THz wave, which is detected as an electric signal at the GaN transistor. The use of GaN with high electron velocity effectively increases the amplitude of the plasma wave and the extracted electric signal. The detector uses the gate electrode itself as a dipole antenna free from the loss in the transmission lines. In addition, the source and the drain electrodes of the GaN transistor are designed to work as parasitic elements for the antenna, which effectively confine the incident THz wave in the vicinity of the gate. Note that the employed metal-oxide-semiconductor (MOS) gate structure reduces the gate leakage current suppressing the leakage of the plasma wave around the gate antenna. The choice of the material together with a novel antenna structure successfully increases the sensitivity of the THz detector.

The fabricated THz detector using Panasonic's proprietary GaN technologies achieves a very high sensitivity of 1100 V/W at room temperature, while a conventional detector utilizing thermal conversion requires cooling of the device down to -270°C to maintain high enough sensitivity. The developed GaN-based THz detector free from such cooling systems can make the THz systems very compact keeping high sensitivity.

Applications for 9 domestic and 1 overseas patents have been filed. These research and development results have been presented at 68th Device Research Conference, held in South Bend, Indiana, U.S. from June 21 to 23, 2010.

About Panasonic
Panasonic Corporation is a worldwide leader in the development and manufacture of electronic products for a wide range of consumer, business, and industrial needs. Based in Osaka, Japan, the company recorded consolidated net sales of 7.42 trillion yen for the year ended March 31, 2010. The company's shares are listed on the Tokyo, Osaka, Nagoya and New York (NYSE: PC) stock exchanges. For more information on the company and the Panasonic brand, visit the company's website at http://panasonic.net.

Barbara Scarlett Betancourt Morales

CAF

Los semiconductores

Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, considerados en orden creciente

Los semiconductores más conocidos son el siliceo (Si) y el germanio (Ge). Debido a que, como veremos más adelante, el comportamiento del siliceo es más estable que el germanio frente a todas las perturbaciones exteriores que puden variar su respuesta normal, será el primero (Si) el elemento semiconductor más utilizado en la fabricación de los componentes electrónicos de estado solido. A él nos referiremos normalmente, teniendo en cuenta que el proceso del germanio es absolutamente similar.

Como todos los demás, el átomo de silicio tiene tantas cargas positivas en el núcleo, como electrones en las órbitas que le rodean. (En el caso del silicio este número es de 14). El interés del semiconductor se centra en su capacidad de dar lugar a la aparición de una corriente, es decir, que haya un movimiento de electrones. Como es de todos conocido, un electrón se siente más ligado al núcleo cuanto mayor sea su cercanía entre ambos. Por tanto los electrones que tienen menor fuerza de atracción por parte del núcleo y pueden ser liberados de la misma, son los electrones que se encuentran en las órbitas exteriores. Estos electrónes pueden, según lo dicho anteriormente, quedar libres al inyectarles una pequeña energía. En estos recaerá nuestra atención y es así que en vez de utilizar el modelo completo del átomo de silicio (figura 1), utilizaremos la representación simplificada (figura 2) donde se resalta la zona de nuestro interés.

Barbara Scarlett Betancourt Morales

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Semiconductor

Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.

Elemento	Grupo	Electrones en la última capa
Cd	II B	2 e-
Al, Ga, B, In	III A	3 e-
Si, C, Ge	IV A	4 e-
P, As, Sb	V A	5 e-
Se, Te, (S)	VI A	6 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

Tipos de semiconductores

Semiconductores intrínsecos

Es un cristal de silicio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo la energía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que los electrones pueden caer desde el estado energético correspondiente a la banda de conducción, a un hueco en la banda de valencia liberando energía. A este fenómeno, se le denomina recombinación. Sucede que, a una determinada temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de modo que la concentración global de electrones y huecos permanece invariable. Siendo "n" la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que:

n_i = n = p

siendo n_i la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la temperatura. Si se somete el cristal a una diferencia de tensión, se producen dos corrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la banda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos (2), originando una corriente de huecos en la dirección contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de conducción.

Semiconductores extrínsecos

Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.

Semiconductor tipo N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativas o electrones).

Cuando el material dopante es añadido, éste aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante ya que da algunos de sus electrones.

El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo VA de la tabla periódica (ej. fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero....

[editar] Semiconductor tipo P

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).

Cuando el material dopante es añadido, éste libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.

El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo IVA de la tabla periódica) de los átomos vecinos se le une completando así sus cuatro enlaces. Así los dopantes crean los "huecos". Cada hueco está asociado con un ion cercano cargado negativamente, por lo que el semiconductor se mantiene eléctricamente neutro en general. No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado por un electrón. Por esta razón un hueco se comporta como una cierta carga positiva. Cuando un número suficiente de aceptores son añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica de los electrones. Así, los huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas de boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

Barbara Scarlett Betancourt Morales

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compuesto emisor de luz (GaN)

El nitruro de galio (GaN) es un compuesto emisor de luz que ya se usa en los flashes de las cámaras, los faros de las bicicletas, los teléfonos móviles y en la iluminación interior de autobuses, trenes y aviones. Ahora un equipo de investigadores británicos propone usarlo en todos los hogares en un plazo de cinco años.

Los científicos consideran que cuando se pueda usar el GaN para iluminar las casas y las oficinas será como haber encontrado el Santo Grial de la electricidad. Si se consigue, se podría reducir en un 75% el consumo habitual de luz eléctrica en los países desarrollados, a la vez que se contribuiría a disminuir considerablemente las emisiones de dióxido de carbono de las centrales eléctricas y a preservar las reservas de combustibles fósiles.

"Los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) de nitruro de galio tienen un futuro muy prometedor", asegura Humphreys, que coordina las investigaciones como catedrático del Centro para el Nitruro de Galio en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). Estos LED son "asombrosamente duraderos, ya que pueden proporcionar 100.000 horas de luz (100 veces más que una bombilla convencional), y en la práctica eso significa que con el uso normal de una familia no habría que cambiarlos hasta pasados 60 años". Además, a diferencia de las luces fluorescentes compactas de bajo consumo que se usan ahora, los LED de nitruro de galio no contienen mercurio, por lo que desecharlos no sería un problema medioambiental.

Para aprovechar estas ventajas los científicos deberán superar algunos obstáculos importantes, como que los LED de GaN son demasiado caros para fabricarlos para un uso a gran escala en hogares y centros de trabajo, o que emiten una luz demasiado fuerte.

Actualmente los LED de este compuesto se recubren con fósforo para transformar la luz azul en luz blanca. Pero existe la posibilidad de retirar la cubierta e incluir varios LED en miniatura, cada uno de los cuales emitiría luz en un color diferente dentro de la "bombilla" general. Los LED emitirían juntos la luz blanca, pero los usuarios en casa o en la oficina podrían modificar el equilibrio exacto, por ejemplo para conseguir una luz anaranjada, en función de su estado de ánimo.

Barbara Scarlett Betancourt Morales
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Tecnología de transistores de microondas

Tecnología de transistores de microondas basados en Nitruro de Galio (GaN) para aplicaciones Radar

El siguiente artículo estudia las características de los principales materiales utilizados en la actualidad para la fabricación de transistores de microondas como son Silicio (Si), Arseniuro de Galio (GaAs), Carburo de Silicio (SiC) y Nitruro de Galio (GaN) y describe como condicionan la operación del transistor cuando se requieren potencias de salida altas, del orden de cientos y miles de vatios, habitualmente las necesarias en aplicaciones Radar.

Se mostrará como los transistores de microondas fabricados con GaN son adecuados para aplicaciones de alta potencia debido a las superiores propiedades físicas y químicas de estos semiconductores. Si además añadimos las modernas técnicas de polarización de alta eficiencia, los transistores fabricados con la tecnología de Nitruro de Galio se perfilan como los candidatos idóneos para ser utilizados en los transmisores de sistemas Radar.

La gran mayoría de los transmisores Radar requieren dispositivos activos que puedan generar una potencia de salida de RF del orden de kilovatios e incluso de megavatios. Habitualmente se utilizan para estas aplicaciones dispositivos basados en tubos de ondas progresivas. Sin embargo, estos dispositivos son voluminosos, caros y pueden tener problemas de fiabilidad. Aunque los amplificadores basados en semiconductores tienen a priori más eficiencia, han estado hasta ahora limitados por el voltaje que se podía aplicar al dispositivo debido al crítico campo de ruptura inherente a estos materiales, lo que hace que se requiera una corriente muy alta y también un mayor tamaño. Trabajar con una corriente de operación alta disminuye la eficiencia debido a las pérdidas y al hecho de que los dispositivos de gran tamaño presentan una alta capacitancia y muy baja impedancia limitando así la frecuencia de operación y el ancho de banda [1]. La tecnología de GaN es ahora capaz de ofrecer una solución a este problema.
Los amplificadores de estado sólido están ya reemplazando a los de tubos de ondas progresivas (TWTA, Traveling Wave Tube Amplifiers) en algunas aplicaciones de microondas de alta potencia. Sin embargo, las bajas tensiones de operación hacen que el circuito asociado sea muy grande lo que implica un dispositivo más complejo a la vez que reduce el yield de producción y la fiabilidad. Las tecnologías de semiconductores de banda prohibida ancha (WBG, Wide Band Gap) como el GaN pueden alcanzar densidades de potencia cinco veces mayores que las de los transistores convencionales de GaAs tanto de efecto de campo como bipolares de heterounión. La ventaja final es la reducción de la complejidad del circuito, mayor ganancia y eficiencia, y también una mayor fiabilidad. En particular, los sistemas Radar se beneficiarán del desarrollo de esta tecnología.

El GaN es el futuro
El desarrollo de semiconductores de banda prohibida ancha, tales como el GaN o aleaciones basadas en GaN, ofrece la posibilidad de fabricar dispositivos activos de RF, especialmente transistores de potencia HEMT (High Electron Mobility Transistor), con una potencia de salida significativamente mayor. Esta mejora en la potencia de salida de RF se debe a las especiales propiedades de este material, de entre otras destacan: alto campo de ruptura, elevado valor de saturación de la EDV (velocidad de Drift de los electrones) y cuando se utilizan sustratos de SiC, mayor conductividad térmica. Los datos mostrados en la Tabla 1 [2] permiten comparar los materiales Si, GaAs, SiC y GaN. La mayor conductividad térmica del SiC y del GaN reduce el aumento de temperatura de la unión debido al autocalentamiento. El campo de ruptura de cinco a seis veces mayor del SiC y del GaN da ventaja a estos materiales frente al Si y el GaAs para dispositivos de potencia de RF [2]. El SiC es un material de banda prohibida ancha (3.2eV) pero tiene una movilidad de electrones baja, lo cual dificulta su uso en amplificadores de alta frecuencia. El SiC está también limitado porque las obleas de este material son caras, pequeñas y de baja calidad.
Aunque la movilidad de los portadores es significativamente mejor en los dispositivos de GaAs, la alta velocidad de pico y de saturación de la EDV de los HEMT de GaN compensa su relativa menor movilidad permitiendo su utilización a altas frecuencias. Estas ventajas del GaN sumadas a la alta linealidad y al bajo ruido de las arquitecturas HEMT abren las puertas a estos dispositivos para su utilización en la fabricación de amplificadores Radar de alta potencia.
Una ventaja adicional de los HEMT de GaN radica en el gran offset de energía entre la banda de conducción del GaN y la capa barrera de AlGaN. Esto permite un aumento significativo de la densidad de portadores en el canal en los HEMT basados en GaN con respecto a otros materiales (hasta 1013cm-2 y más). Si sumamos la posibilidad de utilizar un mayor voltaje conseguimos un aumento en la densidad de potencia. La densidad de potencia es un parámetro muy importante para los dispositivos de alta potencia ya que cuanto mayor es menor es el tamaño del dado y más sencillas son adaptaciones de entrada y salida. En la Figura 1 se muestra el rápido progreso de la densidad de potencia de RF frente al tiempo para un FET (Field-Effect Transistor) de GaN en Banda X.
Los altos voltajes de operación y las altas densidades de potencia que se alcanzan con los dispositivos de RF de banda prohibida ancha ofrecen muchas ventajas en el diseño, fabricación y montaje de amplificadores de potencia en comparación con las tecnologías de LDMOS (Lateral Double-Difusse MOS) de Silicio o la de
MESFET (Metal Epitaxial Semicon-ductor Field Effect Transistor) de GaAs. La tecnología HEMT de GaN ofrece una alta potencia por ancho de canal unitario, lo cual se traduce en dispositivos más económicos y de menor tamaño para la misma potencia de salida, esto no sólo hace que sean más fáciles de fabricar sino que aumenta la impedancia de los dispositivos. El alto voltaje de operación que se consigue con la tecnología de GaN elimina la necesidad de convertidores de tensión y por consiguiente reduce también el coste final del sistema.

El camino está claro
La Figura 2 [2] muestra una gráfica de la potencia de salida frente a la frecuencia para los dispositivos de estado sólido y tubos de microondas que constituyen el actual estado del arte.
Históricamente, lo amplificadores de tubo, tales como los controlados por rejillas, magnetrones, kystrones, tubos de onda progresiva y amplificadores de campos cruzados (CFA, Cross Field Amplifier) han sido usados como amplificadores de potencia en los transmisores Radar. Estos amplificadores generan alta potencia pero habitualmente trabajan con ciclos de trabajo (duty cicle) bajos. Los amplificadores de Klystron ofrecen mayor potencia que los magnetrones a frecuencias de microondas y también permiten el uso de formas de onda más complejas. Los tubos de onda progresiva son similares a los klystrones pero con mayores anchos de banda. Los CFA se caracterizan por tener grandes anchos de banda, poca ganancia y ser compactos.
Los amplificadores de potencia de estado sólido (SSPA, Solid State Power Amplifier) soportan pulsos largos y formas de onda con altos ciclos de actividad. A pesar de que los elementos utilizados en los SSPA tienen individualmente poca amplificación de potencia pueden combinarse para conseguirla. Los transistores bipolares de Silicio, los MESFET de Arseniuro de Galio y los PHEMT (Pseudomorphic HEMT) de Arseniuro de Galio son algunos de los elementos utilizados en los SSPA. Los HEMT de GaN pueden ser combinados para crear un SSPA con una potencia media de salida mayor y por consiguiente un mayor rango de detección del Radar.
Como se puede ver en la Figura 2, los transistores de estado sólido producen niveles de potencia de RF menores de 200 vatios en Banda S y su salida va decreciendo a medida que aumentamos la frecuencia [1]. La potencia de salida de RF de los FETs de GaAs se acerca a los 50 vatios en banda S y a aproximadamente a 1 vatio en banda Ka1. Los FETs de GaAs tienen una la potencia de salida limitada principalmente por la baja tensión de ruptura del drenador1. Los dispositivos semiconductores fabricados con materiales de mayor banda prohibida, tales como el GaN, ofrecen unas prestaciones significativamente mejores.
Con el paso del tiempo han ido apareciendo diferentes figuras de mérito que permiten evaluar los distintos semiconductores con potencial para ser utilizados en aplicaciones que requieren alta potencia a altas frecuencias de trabajo. Mediante estas figuras de mérito se pretende aunar las propiedades más relevantes de los materiales en un valor cualitativo. Así la figura de mérito de Johnson (JFOM = ECR vsat/p) tiene en cuenta el campo de ruptura ECR y la saturación de la EDV Vsat. Como puede verse en la Figura 3 [3], la figura de mérito de Johnson para el GaN es por lo menos 15 veces la del GaAs.
Aethercomm cree que si la tendencia de crecimiento del GaN se mantiene al ritmo actual, el comportamiento previsto para los HEMT de GAN en el año 2010 será el representado en la Figura 4. El GaN pronto superará a todos sus competidores.

La eficiencia es la clave
Los sistemas Radar más modernos utilizados en aplicaciones militares demandan nuevos requerimientos para los amplificadores de potencia de RF debido a la necesidad de reducir el tamaño, peso y coste. Los mayores cambios en las especificaciones se centran cada vez más en mejorar la eficiencia del amplificador para reducir los requerimientos de potencia DC y mejorar la fiabilidad del sistema a través de una menor disipación de potencia del componente. Los dispositivos de microondas basados en tecnologías de banda prohibida ancha y alta eficiencia permitirán además aumentar las prestaciones del sistema.
La capacitancia parásita y el alto voltaje de ruptura de los HEMT de GaN les hace ideales para funcionar en modos de amplificación de alta eficiencia clase E y clase F. Ambos modos tienen una eficiencia teórica del 100 %. Recientemente, algunos fabricantes de transistores de GaN han implementado amplificadores híbridos de clase E. Resultados típicos obtenidos son 10 vatios de potencia de salida en banda L con eficiencias comprendidas entre el 80% y 90%.
Aethercomm ha entregado recientemente un módulo amplificador de clase F para Banda L. La potencia de salida deseada debía superar los 50 vatios con una eficiencia del 60% para todo el amplificador. Debido a los plazos tan ajustados del programa fue necesario utilizar transistores estándar encapsulados en lugar de desarrollar una solución híbrida a medida.
La etapa final del amplificador de potencia se implementó utilizando un par balanceado de HEMT encapsulados de GaN trabajando en clase F. Las redes de adaptación incluyendo las terminaciones armónicas necesarias para la operación en clase F fueron diseñadas considerando inicialmente un modelo ideal del transistor. A continuación se introdujeron las inductancias y las capacitancias parásitas del encapsulado del transistor y se modificaron las redes de adaptación para mantener las terminaciones armónicas requeridas a nivel del transistor en dado. Posteriormente se simuló el amplificador utilizando un modelo no lineal del transistor y se modificaron las redes de adaptación para optimizar eficiencia y potencia.
Se construyó un prototipo en configuración single-ended para la etapa de salida de clase F. Se obtuvo una eficiencia de drenador del 75%, una potencia de salida de 40 vatios y una ganancia de 16 dB con un ajuste mínimo. Los resultados fueron muy similares a los obtenidos en la simulación. No había disponibles dispositivos de GaN de baja potencia adecuados para la etapa de driver, se diseñó uno de tres etapas utilizando MESFET de GaAs que trabajaban en clase A. Inicialmente se creía que las etapas del driver deberían haber trabajado en un modo de alta eficiencia para así alcanzar la PAE (Power Added Efficiency) requerida; sin embargo, los análisis indicaron que con un dimensionado adecuado de los transistores la operación en clase A era permisible. El driver tuvo una ganancia de 40 dB y un consumo de potencia de 10 vatios.
La configuración final del amplificador de potencia tuvo una PAE de pico del 63% y una potencia de salida de 75 vatios. El amplificador tenía una potencia de salida de 65 vatios y un 61% de PAE a P2dB. La Tabla 2 muestra las características del amplificador para distintos valores de potencia de salida. Debido a que la etapa final de clase F está polarizada en el umbral, sin corriente de drenador, el amplificador ofrece un amplio rango de funcionamiento para potencias bajas. La ganancia del amplificador alcanza un pico y después comienza a comprimirse cuando se alcanza la máxima potencia de salida. La Tabla 2 muestra la eficiencia de este diseño para distintas potencias de salida.
Aethercomm también ha desarrollado un dispositivo HEMT de GaN de 200 vatios sobre sustrato de SiC diseñado para maximizar la PAE y mantener una alta potencia de salida para una frecuencia de operación de 1215 MHz a 1390 MHz. Se observaron eficiencias mayores del 56% mientras se mantenía niveles de potencia de salida en exceso de 205 vatios de P3dB.
Muchos SSPA para aplicaciones Radar son diseñados con dispositivos semiconductores de RF configurados para trabajar en clase C. Esta forma de polarización proporciona una operación muy eficiente para una etapa de un único transistor, sin embargo, el transistor de clase C tiene una ganancia tan baja, típicamente 6 dB, que la ventaja ganada en la eficiencia se pierde al necesitarse muchas etapas adicionales de ganancia para alcanzar la potencia deseada de salida.

Conclusión
Los futuros sistemas Radar tales como los basados Radar de phase-array activo requerirán de forma creciente SSPA cada vez más eficientes y pequeños. El deseo de lograr barridos extremadamente rápidos, rangos de detección mayores, la posibilidad de localizar y seguir un gran número de objetivos, una baja probabilidad de ser interceptado y la posibilidad de funcionar como un inhibidor requerirán una tecnología de transistores innovadora y rentable. Recientes desarrollos en el campo de los HEMT de GaN han hecho posible diseñar amplificadores de una gran eficiencia a frecuencias de microondas. Los dispositivos HEMT de GaN proporcionan una alta corriente de pico con una baja capacitancia de salida así como un voltaje de ruptura y una densidad de potencia extremadamente alta. Esta combinación única de características permite a los diseñadores conseguir amplificadores con unas prestaciones en conjunto muy superiores a las logradas con dispositivos basados en las tecnologías alternativas existentes en la actualidad.

Barbara Scarlett  Betancourt Morales

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GaN

nitruro de galio (GaN) es un compuesto emisor de luz que ya se usa en los flashes de las cámaras, los faros de las bicicletas, los teléfonos móviles y en la iluminación interior de autobuses, trenes y aviones. Ahora un equipo de investigadores británicos propone usarlo en todos los hogares en un plazo de cinco años.

Los científicos consideran que cuando se pueda usar el GaN para iluminar las casas y las oficinas será como haber encontrado el Santo Grial de la electricidad. Si se consigue, se podría reducir en un 75% el consumo habitual de luz eléctrica en los países desarrollados, a la vez que se contribuiría a disminuir considerablemente las emisiones de dióxido de carbono

"Los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) de nitruro de galio tienen un futuro muy prometedor", asegura Humphreys, que coordina las investigaciones como catedrático del Centro para el Nitruro de Galio en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). Estos LED son "asombrosamente duraderos, ya que pueden proporcionar 100.000 horas de luz (100 veces más que una bombilla convencional), y en la práctica eso significa que con el uso normal de una familia no habría que cambiarlos hasta pasados 60 años". Además, a diferencia de las luces fluorescentes compactas de bajo consumo que se usan ahora, los LED de nitruro de galio no contienen mercurio, por lo que desecharlos no sería un problema medioambiental.

Para aprovechar estas ventajas los científicos deberán superar algunos obstáculos importantes, como que los LED de GaN son demasiado caros para fabricarlos para un uso a gran escala en hogares y centros de trabajo, o que emiten una luz demasiado fuerte.

Actualmente los LED de este compuesto se recubren con fósforo para transformar la luz azul en luz blanca. Pero existe la posibilidad de retirar la cubierta e incluir varios LED en miniatura, cada uno de los cuales emitiría luz en un color diferente dentro de la "bombilla" general. Los LED emitirían juntos la luz blanca, pero los usuarios en casa o en la oficina podrían modificar el equilibrio exacto, por ejemplo para conseguir una luz anaranjada, en función de su estado de ánimo de las centrales eléctricas y a preservar las reservas de combustibles fósiles.

Bárbara Scarlett Betancourt Morales

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El Programa GAP

El Programa GAP, desarrollado en el País Vasco, logra una disminución de las emisiones de CO2 de 308 toneladas.

La disminución media del consumo de energía en los hogares participantes ha sido del 5,59%, lo que supone una reducción anual de 66,2 toneladas equivalentes de petróleo o, traducido al consumo eléctrico, un ahorro de 769,63 Mw/h. En el 20,28% de los hogares participantes se ha mejorado el uso de los calentadores de agua y en el 3,06% el de las calefacciones. Un total de 3.681 hogares de la CAPV han participado en esta tercera etapa.
El programa ambiental GAP, Global Action Plan en sus siglas en inglés, ha cerrado la tercera de sus cuatro etapas, la destinada al ahorro en el consumo de energía en el hogar. En esta penúltima etapa se han inscrito 3.681 hogares. La mayor parte de los cuestionarios rellenados se han recibido a través de Internet.
Reducción del consumo de energía y emisiones de CO2
La disminución media del consumo de energético en los hogares participantes ha sido del 5,59%, lo que supone una reducción anual de 66,2 toneladas equivalentes de petróleo o, traducido al consumo eléctrico, un ahorro de 769,73 Mw/h (1M/h = 1.000 Kw/h).
Este ahorro en el consumo energético supone una disminución de las emisiones de CO2 a la atmósfera de 307,85 toneladas.
La reducción del consumo de energía se ha debido a la adquisición de nuevos hábitos de comportamiento y a la instalación de sistemas de ahorro de energía.
Cambio de hábitos
En el 0,40% de los hogares se ha adquirido el hábito de apagar siempre las luces y los aparatos cuando no se necesitan.
En el 19,08% de los hogares participantes se ha mejorado el uso de los calentadores de agua y en el 2,39% el de las calefacciones, regulando adecuadamente la temperatura y reduciendo el consumo de energía necesario para producir calor.
En el 15,63% de los hogares participantes se ha reducido la temperatura de lavado por debajo de 20º y en el 34,57% lavan a temperaturas superiores a 40º.
Mejora de las instalaciones
En los hogares participantes se han instalado cerca de 1.562 bombillas de bajo consumo. Al año esto supone un ahorro de cerca de 109.340 Kw/h y la disminución de más de 44 toneladas de CO2 emitidas a la atmósfera.
En el 10,51% de los hogares se han instalado burletes en alguna puerta o ventana, aunque aún hay un 31,18% que no lo tienen instalado en ninguna.
Gestión de los residuos domésticos
Ahorrar en el consumo de agua es el objetivo de la siguiente y última fase del Programa Ambiental GAP, "Plan de Acción Global". El Departamento de Medio Ambiente Planificación Territorial, Agricultura y Pesca del Gobierno Vasco y la Red Vasca de Municipios hacia la Sostenibilidad, Udalsarea 21, lanzaron el pasado 10 de marzo la cuarta edición de este Programa, auspiciado por Naciones Unidas. GAP tiene como finalidad ayudar y animar a las familias vascas a mejorar sus comportamientos cotidianos, de forma que puedan ahorrar y contribuir al cuidado del medio ambiente.
En esta cuarta edición, se han incorporado al programa 82 municipios, 68 de los cuales pertenecen a las comarcas de Arratia, Uribe-Butroe, Txorierri, Enkarterriak, Goierri y Tolosaldea. Además, participan de manera individual otras 14 localidades: Abanto-Zierbena, Alonsotegi, Balmaseda, Erandio, Getxo, Güeñes, Mungia, Muskiz, Santurtzi, Zierbena, Astigarraga, Hondarribia, Irun y Urnieta.

Por primera vez un Ministerio saca un concurso para Empresas de Servicios Energéticos que mejore la eficiencia energética de su sede

Las Empresas de Servicios Energéticos (ESE) son empresas de reciente creación que brindan a sus clientes la planificación, realización y financiación de una serie de medidas de eficiencia energética en sus instalaciones, con el fin de optimizar el suministro y el uso de la energía resultando en un ahorro de consumo y coste para el cliente.
Ya está abierta la convocatoria pública para la contratación de una ESE que mejore los sistemas de calefacción, refrigeración y emisiones totales de CO2.
El impulso del mercado de servicios energéticos es una de las medidas prioritarias del Gobierno por su doble beneficio: aumento del ahorro de energía y creación de nuevas empresas.
El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio comparte su sede con el Ministerio de Economía y Hacienda en el denominado Complejo Cuzco de Madrid, que ocupa 20.000 m2.
20 julio 2009.- El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio ha puesto en marcha un proyecto piloto para la contratación de servicios energéticos en la sede que comparte con el Ministerio de Economía y Hacienda en el denominado Complejo Cuzco. El objetivo es mejorar la clasificación global de la eficiencia energética actual de la edificación especialmente en los sistemas de calefacción, refrigeración y emisiones totales de CO2.
Este proyecto tiene un carácter singular y ejemplar puesto que se pretende potenciar el mercado de las Empresas de Servicios Energéticos (ESE) en los edificios e instalaciones de la Administración Pública. De esta manera se cumple con una de las medidas prioritarias que se recogen en el Plan de Ahorro y Eficiencia Energética 2008-2012 que fue aprobado en el Consejo de Ministros del 1 de agosto de 2008.
La convocatoria para la contratación que lleve a cabo este proyecto ya se ha publicado en el Boletín Oficial de Estado y el plazo de presentación de ofertas termina el próximo 10 de septiembre. El Ministerio de Industria espera que esta iniciativa sea un primer paso para que la contratación pública de servicios energéticos se extienda en los próximos meses a otras grandes instalaciones públicas y privadas de nuestro país.
Impulso al mercado de las ESE
Las Empresas de Servicios Energéticos (ESE) son compañías de reciente creación que brindan a sus clientes la planificación, realización y financiación de una serie de medidas de eficiencia energética en sus instalaciones, con el fin de optimizar el suministro y el uso de la energía resultando en un ahorro de consumo y coste para el cliente. Las inversiones de la ESE son amortizadas mediante parte de los ahorros conseguidos. Por tanto, la ESE no sólo realiza un proyecto, sino que es quien realmente realiza la inversión, recibiendo sus ingresos de los ahorros energéticos que se obtengan.
El impulso del mercado de servicios energéticos en España es una de las medidas prioritarias del Gobierno, debido a su doble beneficio:
El inherente al aumento de la eficiencia y el ahorro energético que supone el resultado de la actividad de estas empresas.
El impacto inmediato en la creación de nuevas empresas, en la transformación de algunas de las existentes para adaptarse a una demanda nueva de servicios de mayor valor añadido y, como consecuencia de lo anterior, la creación de un elevado número de empleos directos e indirectos asociados a los servicios energéticos.
Un centro de trabajo de 20.000 m2
El Complejo Cuzco, se ubica en el Paseo de la Castellana de Madrid y ocupa una parcela de unos 20.000 m2, con una edificación próxima a los 212.000 m2 y un consumo global de energía de 22.167.191 KW-h durante el año 2008.
El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio ya cuenta con experiencia previa en actuaciones de ahorro y eficiencia energética, tras las mejoras realizadas el año pasado en el sistema de iluminación en uno de los edificios que componen este Complejo, que supuso un ahorro del 40% del consumo eléctrico en iluminación del edificio objeto de actuación.
Por primera vez un Ministerio saca un concurso para Empresas de Servicios Energéticos que mejore la eficiencia energética de su sede

El nitruro de galio podría revolucionar la iluminación a corto plazo

13/07/2009

Los últimos avances logrados con el nitruro de galio, una sustancia que emite luz, podrían revolucionar la iluminación de los hogares y las oficinas en un plazo de unos cinco años, según afirma un experto en ciencia de los materiales, Colin Humphreys, catedrático de la Universidad de Cambridge (Reino Unido). El uso de esta fuente de luz brillante podría contribuir a reducir hasta un 75% el consumo eléctrico.

El nitruro de galio (GaN) es un compuesto emisor de luz que ya se usa en los flashes de las cámaras, los faros de las bicicletas, los teléfonos móviles y en la iluminación del interior de autobuses, trenes y aviones, pero un equipo de investigadores británicos prevé que sus posibilidades van mucho más allá.
Los científicos consideran que cuando se pueda usar el GaN para iluminar las casas y las oficinas será como haber encontrado el Santo Grial. Si se consigue, se podría reducir en un 75% el consumo habitual de luz eléctrica en los países desarrollados y, a la vez, se contribuiría a disminuir enormemente las emisiones de dióxido de carbono de las centrales eléctricas y a preservar las reservas de combustibles fósiles.
"Los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) de nitruro de galio (GaN) tienen un futuro muy prometedor", asegura Humphreys, que coordina las investigaciones como catedrático del Centro para el Nitruro de Galio en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). Estos LED son "asombrosamente duraderos, ya que pueden proporcionar 100.000 horas de luz (100 veces más que una bombilla convencional), y en la práctica eso significa que con el uso normal de una familia habría que cambiarlos a los 60 años".
"Además, a diferencia de las luces fluorescentes compactas de bajo consumo que se usan ahora, los LED de nitruro de galio no contienen mercurio, por lo que desecharlos no es un problema medioambiental tan complicado", añade el catedrático.
Pero para aprovechar estas ventajas los científicos deben superar algunos obstáculos importantes, como que los LED de GaN son demasiado caros para fabricarlos para un uso a gran escala en hogares y centros de trabajo. Además, otro de los factores limitantes es la luz fuerte que emiten. Los investigadores han desvelado recientemente porque se produce ese fenómeno gracias a una nueva y completa teoría, desarrollada en colaboración con Phil Dawson, catedrático de la Universidad de Manchester (Reino Unido).
"Comprender esto es vital para mejorar la calidad y la eficiencia de las luces de GaN", afirma Humphreys, que añade: "Nuestro centro también está trabajando en una técnica innovadora para depositar el GaN sobre discos de silicio de 15 centímetros, en lugar de los discos de zafiro que se usaban hasta ahora. Esto podría reducir los costes de fabricación a la décima parte, y así contribuiría a que las luces de nitruro de galio se introdujesen en nuevos mercados". Otro de los proyectos del centro se centra en lograr que la iluminación con GaN imite a la luz del sol, lo que podría tener importantes beneficios para quienes padecen trastornos afectivos estacionales.
Humphreys predice que las luces de GaN "deberían empezar a dejar notar su presencia en las casas y oficinas en un plazo de unos cinco años", lo que no sólo será bueno para el medio ambiente, sino que también beneficiará a los consumidores en cuanto a comodidad, ahorro de electricidad y calidad de vida".
Las posibilidades futuras de las luces de nitruro de galio son muy diversas. Actualmente los LED de este compuesto se recubren con fósforo para transformar la luz azul en luz blanca. Pero existe la posibilidad de retirar la cubierta e incluir varios LED en miniatura, cada uno de los cuales emitiría luz en un color diferente dentro de la "bombilla" general.
Los LED en miniatura emitirían juntos la luz blanca, pero la gente en casa o en la oficina podría modificar el equilibrio exacto (para conseguir, por ejemplo, una luz azulada) según su estado de ánimo. "Ésta y otras aplicaciones, como en medicina para detectar tumores o para el tratamiento de aguas en países en vías de desarrollo, podrían estar disponible en 10 años", vaticina Humphreys.

Incandescent Bulbs Return to the Cutting Edge

SANTA ROSA, Calif. — When Congress passed a new energy law two years ago, obituaries were written for the incandescent light bulb. The law set tough efficiency standards, due to take effect in 2012, that no traditional incandescent bulb on the market could meet, and a century-old technology that helped create the modern world seemed to be doomed.

Researchers across the country have been racing to breathe new life into Thomas Edison's light bulb, a pursuit that accelerated with the new legislation. Amid that footrace, one company is already marketing limited quantities of incandescent bulbs that meet the 2012 standard, and researchers are promising a wave of innovative products in the next few years.
Indeed, the incandescent bulb is turning into a case study of the way government mandates can spur innovation.
"There's a massive misperception that incandescents are going away quickly," said Chris Calwell, a researcher with Ecos Consulting who studies the bulb market. "There have been more incandescent innovations in the last three years than in the last two decades."
The first bulbs to emerge from this push, Philips Lighting's Halogena Energy Savers, are expensive compared with older incandescents. They sell for $5 apiece and more, compared with as little as 25 cents for standard bulbs.
But they are also 30 percent more efficient than older bulbs. Philips says that a 70-watt Halogena Energy Saver gives off the same amount of light as a traditional 100-watt bulb and lasts about three times as long, eventually paying for itself.
The line, for now sold exclusively at Home Depot and on Amazon.com, is not as efficient as compact fluorescent light bulbs, which can use 75 percent less energy than old-style bulbs. But the Energy Saver line is finding favor with consumers who dislike the light from fluorescent bulbs or are bothered by such factors as their slow start-up time and mercury content.
"We're experiencing double-digit growth and we're continuing to expand our assortment," said Jorge Fernandez, the executive who decides what bulbs to stock at Home Depot. "Most of the people that buy that bulb have either bought a C.F.L. and didn't like it, or have identified an area that C.F.L.'s don't work in."
For lighting researchers involved in trying to save the incandescent bulb, the goal is to come up with one that matches the energy savings of fluorescent bulbs while keeping the qualities that many consumers seem to like in incandescents, like the color of the light and the ease of using them with dimmers.
"Due to the 2007 federal energy bill that phases out inefficient incandescent light bulbs beginning in 2012, we are finally seeing a race" to develop more efficient ones, said Noah Horowitz, senior scientist with the Natural Resources Defense Council.
Some of the leading work is under way at a company called Deposition Sciences here in Santa Rosa. Its technology is a key component of the new Philips bulb line.
Normally, only a small portion of the energy used by an incandescent bulb is converted into light, while the rest is emitted as heat. Deposition Sciences applies special reflective coatings to gas-filled capsules that surround the bulb's filament. The coatings act as a sort of heat mirror that bounces heat back to the filament, where it is transformed to light.
While the first commercial product achieves only a 30 percent efficiency gain, the company says it has achieved 50 percent in the laboratory. No lighting manufacturer has agreed yet to bring the latest technology to market, but Deposition Sciences hopes to persuade one.
"We built a better mouse trap," said Bob Gray, coating program manager at Deposition Sciences. "Now, we're trying to get people to beat a path to our door."
With the new efficiency standards, experts predict more companies will develop specialized reflective coatings for incandescents. The big three lighting companies — General Electric, Osram Sylvania and Philips — are all working on the technology, as is Auer Lighting of Germany and Toshiba of Japan.
And a wave of innovation appears to be coming. David Cunningham, an inventor in Los Angeles with a track record of putting lighting innovations on the market, has used more than $5 million of his own money to develop a reflective coating and fixture design that he believes could make incandescents 100 percent more efficient.
"There's enormous interest," Mr. Cunningham said. "All the major lighting companies want an exclusive as soon as we demonstrate feasibility."
Both Mr. Cunningham and Deposition Sciences have been looking into the work of Chunlei Guo, an associate professor of optics at Rochester University, who announced in May that he had used lasers to pit the surface of a tungsten filament. "Our measurements show that the treated filament becomes twice as bright with the same power consumption," Mr. Guo said.
And a physics professor at Rensselaer Polytechnic Institute, Shawn-Yu Lin, is also seeing improved incandescent performance by using a high-tech, iridium-coated filament that recycles wasted heat. "The technology can get up to six to seven times more efficient," Mr. Lin said.
Despite a decade of campaigns by the government and utilities to persuade people to switch to energy-saving compact fluorescents, incandescent bulbs still occupy an estimated 90 percent of household sockets in the United States. Aside from the aesthetic and practical objections to fluorescents, old-style incandescents have the advantage of being remarkably cheap.
But the cheapest such bulbs are likely to disappear from store shelves between 2012 and 2014, driven off the market by the government's new standard. Compact fluorescents, which can cost as little as $1 apiece, may become the bargain option, with consumers having to spend two or three times as much to get the latest energy-efficient incandescents.
A third technology, bulbs using light-emitting diodes, promises remarkable gains in efficiency but is still expensive. Prices can exceed $100 for a single LED bulb, and results from a government testing program indicate such bulbs still have performance problems.
That suggests that LEDs — though widely used in specialized applications like electronic products and, increasingly, street lights — may not displace incumbent technologies in the home any time soon.
Given how costly the new bulbs are, big lighting companies are moving gradually. Osram will introduce a new line of incandescents in September that are 25 percent more efficient. The bulbs will feature a redesigned capsule with higher-quality gas inside and will sell for a starting price of about $3. That is less than the Philips product already on the market, but they will have shorter life spans. G.E. also plans to introduce a line of household incandescents that will comply with the new standards.
Mr. Calwell predicts "a lot more flavors" of incandescent bulbs coming out in the future. "It's hard to be an industry leader in the crowded C.F.L field," he said. "But a company could truly differentiate itself with a better incandescent.

Nueva tecnología para reutilizar biomateriales sólidos como combustibles sólidos renovable

La tecnología SlurryCarb, patentada por EnerTech, permite el tratamiento en planta de biomaterial, con un contenido de hasta un 30% en partículas sólidas, para su transformación en un líquido bombeable, con el consiguiente ahorro en costes financieros y de funcionamiento. Este fluido es continuamente bombeado y presurizado sobre su presión de vapor saturado para mantener el estado líquido durante todo el proceso. Al evitar la evaporación, la aportación de energía térmica para evaporar agua es mínima. Como resultado, el proceso SlurryCarb emplea aproximadamente dos terceras partes menos de energía que los métodos tradicionales de secado.

Una vez alcanzadas la presión y la temperatura necesarias para la reacción, los biosólidos sufren una reconfiguración molecular. La estructura celular del material se rompe y el CO2 se separa, en una fase denominada descarboxilación (reacción química en la que el grupo carboxilo – COOH – es eliminado en forma de dióxido de carbono). Esta reacción reduce significativamente el tamaño de las moléculas de los biosólidos y mejora su uniformidad. El producto obtenido es hidrófobo y puede ser deshidratado de forma mecánica hasta en un 50%.
El producto de reacción deshidratado tiene una gran concentración en carbono, habiéndose conseguido que alrededor del 80% del agua contenida inicialmente en los biosólidos sea eliminado sin necesidad de evaporación.

El producto deshidratado obtenido es desecado hasta formar un combustible que tiene un poder calorífico de aproximadamente 4000 kcal/kg. Este combustible, llamado 'E-Fuel', puede ser comercializado y utilizado directamente.

La 'casa pasiva' ahorra sin esfuerzo

Imaginen vivir en una casa donde la temperatura natural es de confort casi todo el año; donde es posible tomar una ducha sin necesidad de gastar una gota de energía el 80% del tiempo. Estas casas existen, y en un período no muy lejano se pretende que sea la norma. La Unión Europea prepara una directiva que propone que la energía de los edificios públicos sea neutra en 2015 y en todos los edificios cinco años después. Se trata de acercar los edificios todo lo posible a las llamadas construcciones pasivas: edificadas aprovechando el clima para optimizar la ventilación, con paneles y captadores solares que aprovechen el calor del sol para generar energía y calentar el aire y el agua.
Rosario Heras, coordinadora del área de eficiencia energética del CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), trabaja en esta área desde 1986. "Cuando empecé me decían que estaba loca". Aunque de eso hace más de veinte años, ha sido en los últimos dos o tres años cuando se ha puesto "de moda", dicen los expertos. Ahora, para que pueda producirse un cambio de hecho, se están introduciendo normativas: en 2006 entró en vigor el Código Técnico de Edificación (CTE); obliga a construir según unos principios de sostenibilidad. La Ley de Eficiencia Energética que prepara el Gobierno (actualmente en borrador) introducirá también nuevas exigencias para reducir el consumo indiscriminado de energía.
De momento, en España no hay un registro de casas bioclimáticas o pasivas, y las estimaciones son muy dispares. Margarita de Luxán, arquitecto especializada en bioclimática, ha realizado 515 viviendas de esta clase y tiene en proyecto otras 73. Luxán afirma que ya en los setenta había algunas casas pasivas, y en 2000, cuando se realizó la Primera Exposición de Arquitectura Medioambiental: Bioclimática, Ecológica y Sostenible, se seleccionaron, entre multitud de proyectos, 50 que sumaban más de 400 construidas y 6.000 proyectadas.
Según Luxán, la especificidad de cada caso impide que se pueda hablar de "casa bioclimática" como término universal. "En cada opción concreta es necesario estudiar el clima de la zona, las condiciones geográficas y las culturas del habitar para que sean éstas las que orienten las soluciones". Según el catedrático de Composición Arquitectónica de la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla, Jaime López de Asiain, la vivienda debe estar orientada al Sur, con el mayor número de ventanas en esta dirección; debe haber un perfecto aislamiento; ventilación cruzada, para facilitar corrientes de aire; y la cubierta debe estar protegida, ya que es la zona que mayor radiación recibe. Una de las novedades del CTE es la obligatoriedad de los captadores solares, que producen agua caliente sin gasto de energía: "Son cajas negras", explica Heras, "que absorben los rayos solares por arriba y calientan el agua que fluye por dentro".
Aun con condiciones climáticas diversas, el ahorro de una construcción bioclimática está en torno al 60% respecto de una convencional. Siempre que se use correctamente: "En invierno hay que abrir las ventanas 10 minutos, no es necesario más para ventilar, y subir todas las persianas. En verano, bajarlas por el día y abrir las ventanas orientadas al Norte para generar corriente", dice Heras; "estas recomendaciones son obvias, de la abuela; pero actuar de forma incorrecta es tanto como comprar un bidón de gasolina y tirarlo por la ventana".
España, avanzadilla de las energías renovables, está a la cola en arquitectura bioclimática. "Somos deficitarios, aún no llegamos al millón de metros cuadrados. En Suecia, con cantidades mínimas de sol al año, tienen más captadores que aquí", asegura Heras. Que estemos por detrás tiene una explicación, según la coordinadora del CIEMAT: el clima. En Alemania o los países nórdicos, donde existen más avances, la temperatura exterior es rara vez superior a la de confort. Por tanto, sólo es necesario preocuparse por calentar las casas. Sin embargo, en España o los países mediterráneos es necesaria además una labor de refrigeración. "En una conferencia en 1989 se dijo que el 70% de las construcciones al sur tenían problemas de sobrecalentamiento, por aplicar soluciones adecuadas sólo para el frío e ineficaces para el calor", dice Luxán, "aunque ahora ya se ha avanzado bastante en refrigeración pasiva".
Heras es optimista respecto al futuro. "Las familias no son conscientes de la energía que gastan. Hay que concienciar de que lo que menos consume es no gastar, y que es posible ahorrar de forma sencilla y sin perjuicios para la calidad de vida".

80% de ahorro en iluminación de oficinas

Ergolight, 80% de ahorro en iluminación de oficinas

Los administradores y gestores medio ambientales suelen poner el grito en el cielo cuando ven un edificio de oficinas iluminado durante horas sin que haya nadie en el mismo. Ergolight, de la empresa Ledalite Controls System, es la solución a este problema que, además, mejora sustancialmente la eficiencia energética de las oficinas.

Se trata de una buena solución reconocida por la fundación canadiense David Suzuki como uno de sus casos de estudio en la lucha contra el cambio climático, que puede ayudar a los diseñadores y arquitectos a obtener una certificación LEED y a los usuarios un ahorro de hasta un 80% en el consumo.

Ergolight utiliza una combinación de accesorios integrados en el sistema de iluminación, sensores y software de ordenador para lograr los objetivos de reducción del consumo eléctrico. El uso de sensores de luminosidad ambiental, de ocupación y software para la regulación personal de la luz en cada estación de trabajo, convierte a Ergolight en un atractivo sistema de control.

Pero, ¿cómo funciona? Básicamente, cada accesorio se conecta directamente a la red de alumbrado y a la red informática, de esta manera, cada elemento puede ser controlado (intensidad de iluminación, encender y apagar) desde cualquier ordenador.

El ahorro real de energía se produce gracias a la integración de sensores de luz y ocupación con el sistema general de iluminación. Los sensores de luz monitorizan los niveles de iluminación de cada puesto y ajustan automáticamente los mismos para compensar los cambios durante la jornada. Los sensores de ocupación hacen exactamente lo que piensas: apagan la luz cuando no hay nadie. Sencillamente brillante.

Los administradores y gestores medio ambientales suelen poner el grito en el cielo cuando ven un edificio de oficinas iluminado durante horas sin que haya nadie en el mismo. Ergolight, de la empresa Ledalite Controls System, es la solución a este problema que, además, mejora sustancialmente la eficiencia energética de las oficinas.

Se trata de una buena solución reconocida por la fundación canadiense David Suzuki como uno de sus casos de estudio en la lucha contra el cambio climático, que puede ayudar a los diseñadores y arquitectos a obtener una certificación LEED y a los usuarios un ahorro de hasta un 80% en el consumo.

Ergolight utiliza una combinación de accesorios integrados en el sistema de iluminación, sensores y software de ordenador para lograr los objetivos de reducción del consumo eléctrico. El uso de sensores de luminosidad ambiental, de ocupación y software para la regulación personal de la luz en cada estación de trabajo, convierte a Ergolight en un atractivo sistema de control.

Pero, ¿cómo funciona? Básicamente, cada accesorio se conecta directamente a la red de alumbrado y a la red informática, de esta manera, cada elemento puede ser controlado (intensidad de iluminación, encender y apagar) desde cualquier ordenador.

El ahorro real de energía se produce gracias a la integración de sensores de luz y ocupación con el sistema general de iluminación. Los sensores de luz monitorizan los niveles de iluminación de cada puesto y ajustan automáticamente los mismos para compensar los cambios durante la jornada. Los sensores de ocupación hacen exactamente lo que piensas: apagan la luz cuando no hay nadie. Sencillamente brillante.

Bárbara Scarlett Betancourt Morales

CAF

Transistor de Alta Eficiencia Hecho de Nitruro de Galio

Transistor de Alta Eficiencia Hecho de Nitruro de Galio

20 de Enero de 2010. En la Universidad Cornell han fabricado un transistor sumamente eficiente hecho de un material que pronto podría reemplazar al silicio como el rey de los semiconductores para las aplicaciones que requieren una alta potencia.


Junxia Shi, especialista en el laboratorio de Lester Eastman, ha desarrollado el dispositivo basado en el nitruro de galio que podría formar la base para la circuitería en productos que van desde los ordenadores portátiles hasta los vehículos híbridos, pasando por muchos otros sistemas electrónicos de alta potencia.

La resistencia a la corriente eléctrica del nuevo transistor es de 10 a 20 veces más baja que la de los actuales dispositivos de alta potencia basados en el silicio. También tiene un alto valor en el parámetro de cuánto voltaje puede aplicarse a un material antes de que falle.

La clave del dispositivo es la baja resistencia eléctrica del nitruro de galio, lo que produce menos pérdida de potencia por calentamiento, y su capacidad de manejar hasta 3 millones de voltios por centímetro sin que se produzca un fallo eléctrico. El silicio, el material competidor, soporta sólo unos 250.000 voltios por centímetro.

Los transistores, que fueron hechos con el equipamiento de nanofabricación de la Universidad Cornell, puede que un día energicen de todo, desde vehículos eléctricos híbridos a barcos. De hecho, la Armada Estadounidense ya financió hace más de diez años la investigación de la Universidad Cornell sobre los transistores de nitruro de galio, y actualmente aporta una parte importante de la financiación para la nueva investigación del laboratorio de Lester Eastman.

Shi y Eastman tienen una patente provisional para su dispositivo. Las empresas Velox y Freescale (establecida ésta última por Motorola), también han ayudado a financiar la investigación, con la esperanza de producir los dispositivos a escala industrial.

Bárbara Scarlett Betancourt Morales

CAF.