Новый класс GaN транзисторов выдерживает 4 кВ

Инженеры из Исследовательской лаборатории силовой и широкополосной электроники (PowerLab) представили новый класс транзисторов на основе нитрида галлия (GaN). Они получили название сверхпереходных с внутренней поляризацией (iPSJ).

Высокое напряжение и низкое сопротивление

Новые GaN-транзисторы, разработанные на недорогой кремниевой подложке, способны выдержать напряжение до 4 киловольт (кВ). Это рекорд для данной технологии. При этом транзисторы обладают низким сопротивлением, что помогает снизить потери энергии, которые обычно выделяются в виде тепла.

Такое сочетание характеристик важно для эффективного преобразования энергии. Особенно это актуально для:

• Центров обработки данных с искусственным интеллектом
• Систем возобновляемой энергетики

Руководитель POWERlab Элисон Матиоли отмечает, что достичь таких результатов удалось благодаря уникальному эффекту естественной поляризации нитрида галлия.

Как это работает?

В GaN-транзисторах внутренние электрические силы собирают электроны в тонкие слои, которые проводят ток. В обычных транзисторах при выключении устройства эти слои электронов смещаются, оставляя положительный заряд без компенсации. Это создает сильное электрическое поле, которое может привести к поломке.

Ученые POWERlab решили эту проблему, спроектировав слои нитрида галлия так, чтобы рядом с электронным слоем естественным образом формировался второй слой с положительным зарядом. Это создает сбалансированные положительные и отрицательные заряды. Благодаря точному контролю толщины материала, эти заряды уравновешивают друг друга по всему устройству.

В результате, при выключении устройства напряжение равномерно распределяется по всему транзистору, не концентрируясь в одной точке. Это позволяет новым iPSJ-транзисторам выдерживать напряжение в пять раз больше, чем у обычных GaN-транзисторов.

Источник: Время электроники