Revolución en cámaras térmicas: un nuevo tipo de transistor aumenta la precisión 15 veces

En el mundo de la tecnología moderna, la importancia de los dispositivos de visión nocturna y los sensores térmicos crece día a día. Al desarrollar un nuevo tipo de transistor de tamaño reducido, los científicos han logrado aumentar drásticamente la sensibilidad de las cámaras térmicas tradicionales. Se espera que este descubrimiento marque una nueva era no solo en el sector militar, sino también en la robótica y la navegación de vehículos autónomos. Así lo informa Ixbt.com.

Los resultados de este trabajo, realizado por un equipo de investigadores dirigido por el profesor Fengnian Xia, fueron publicados en la prestigiosa revista Nature Sensors. Para ampliar las capacidades de los sensores térmicos existentes, los investigadores utilizaron un transistor NPN de dos contactos. Este componente electrónico, capaz de amplificar señales en circuitos eléctricos, mejora radicalmente la respuesta de los sensores a los cambios de temperatura.

Superando obstáculos tecnológicos

Actualmente, las cámaras térmicas funcionan principalmente bajo dos principios. Los sistemas de mayor precisión utilizan detectores de fotones, pero son muy costosos y requieren sistemas de refrigeración especiales. Por ello, se utilizan principalmente en equipos militares especializados. El segundo tipo son los microbolómetros, más económicos y utilizados en dispositivos portátiles, incluidos los sistemas de seguridad contra incendios. Sin embargo, su sensibilidad era muy inferior a la de los detectores de fotones.

El núcleo del problema residía en el bajo coeficiente de resistencia a la temperatura (TCR) de los materiales. Este indicador determina cuánto cambia la resistencia eléctrica de una sustancia cuando varía su temperatura. Cuanto mayor es el TCR, más rápida y precisa es la capacidad del sensor para detectar el cambio térmico más pequeño. Según Ixbt.com, en materiales tradicionales como el óxido de vanadio y el silicio amorfo, este indicador era limitado.

Nuevo enfoque y resultados

En lugar de buscar nuevos materiales, los científicos optaron por añadir un transistor a la estructura existente. Como explica el autor principal del estudio, Jiazhen Chen, el transistor crea una retroalimentación entre los portadores de carga. Esto aumenta artificialmente la dependencia de la resistencia con respecto a la temperatura y permite programar la sensibilidad del sensor.

Como resultado de esta modificación, el coeficiente de temperatura aumentó del 10 % al 150 % por Kelvin. Esto significa que la precisión de las cámaras térmicas ha aumentado casi 15 veces. Lo más importante es que este alto resultado se logró sin sistemas de refrigeración complejos y costosos, lo que permitirá reducir los costes de fabricación y popularizar estos dispositivos.

Los autores del proyecto planean crear dispositivos a gran escala basados en esta tecnología en el futuro. La siguiente etapa contempla trasladar los sensores a una plataforma de silicio, ampliamente utilizada en la fabricación de microcircuitos modernos. Esto abre la posibilidad de integrar este nuevo tipo de cámaras térmicas en smartphones y otros dispositivos de consumo.