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El alumno Borja Alberdi Esuain obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE

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• Título de tesis: Impact of wide bandgap semiconductors on vertical traction systems

Tribunal:

• Presidencia: María Pilar Molina Gaudó (Universidad de Zaragoza)
• Vocalía: Irma Villar Iturbe (Ikerlan)
• Vocalía: Alain Sanchez Ruiz (UPV/EHU)
• Vocalía: Jon Azurza Anderson (Infineon Technologies)
• Secretaría: Iosu Aizpuru Larrañaga (Mondragon Unibertsitatea)

Resumen:

récords históricos de emisiones. Para mitigar el cambio climático, es necesario replantear los sectores industriales con un enfoque sostenible. No obstante, la alta competitividad de algunos sectores dificulta esta transformación. En este contexto, el control y la conversión de energía eléctrica cobran especial relevancia. La electrónica de potencia moderna ha evolucionado gracias al Silicio, cuyo uso en dispositivos de potencia ha alcanzado un alto grado de madurez, acercándose a los límites físicos del material. No obstante, todo apunta a un cambio de rumbo, donde nuevos materiales semiconductores de banda ancha prohibida (WBG) prometen mejores prestaciones eléctricas que las del Silicio. Estos semiconductores ofrecen la posibilidad de rediseñar y mejorar la electrónica de potencia actual. Sin embargo, todavía queda trabajo y tiempo de investigación hasta llegar a la integración completa de estos nuevos dispositivos. Una vez se han definido las bases fundamentales de la tésis a desarrollar, el documento prosigue con una revisión del estado del arte sobre los materiales WBG y las nuevas tecnologías de semiconductores, comparando sus ventajas mediante diversas Figuras de Mérito (FOM) y analizando las tendencias actuales del mercado, Capítulo 1. El Capítulo 2 se centra en la tecnología GaN HEMT, con especial énfasis en los dispositivos GaN GIT para aplicaciones de alta tensión. Se discuten los principales desafíos de integración, respaldados por análisis experimentales de factores críticos como la corriente de saturación, la resistencia dinámica en conducción y la robustez frente a cortocircuitos. Para facilitar la integración de dispositivos WBG en el diseño de convertidores de potencia, en el Capítulo 3 se desarrolla un modelo analítico flexible basado en ecuaciones polinómicas, configurado para estimar las transiciones de conmutación y las pérdidas de potencia. El modelo se valida experimentalmente mediante un convertidor push-pull DC/DC basado en Si-MOSFET. En el Capítulo 4 se estudia la aplicación en sistemas de elevación como caso de estudio. Tras analizar diversos escenarios posibles para la integración de WBG, se diseña un convertidor DC/DC basado en GaN. En este diseño se utiliza y valida experimentalmente la herramienta presentada, confirmando su aplicabilidad a dispositivos WBG. También se desarrolla un convertidor con conmutaciones suaves utilizando Si-MOSFETs bajo las mismas especificaciones, lo que permite una comparativa detallada entre topologías de conmutación dura y suave a través de diferentes tecnologías de semiconductores. Finalmente, se presenta el diseño de un convertidor de alta tensión basado en  GaN HEMTs, y se concluye el documento señalando posibles líneas de investigación futuras.