Представлен новый класс GaN транзисторов — 28 августа 2026 г. в 15:18:10.117
Представлен новый класс GaN транзисторов Исследователи из Исследовательской лаборатории силовой и широкополосной электроники (PowerLab) Инженерной школы EPFL представили новый класс транзисторов GaN: сверхпереходный с внутренней поляризацией, или iPSJ. Устройство размером с микросхему, изготовленное из слоев нитрида галлия на недорогой кремниевой подложке, может выдержать напряжение почти в 4 киловольта (кВ), прежде чем выйдет из строя, что является рекордом для данного типа технологии. В то же время оно обладает низким сопротивлением, что помогает снизить потери энергии, которые в противном случае выделялись бы в виде тепла. Сочетание высоковольтных характеристик и низкого сопротивления необходимо для эффективного преобразования энергии в центрах обработки данных с искусственным интеллектом и системах возобновляемой энергетики. «Мы добились этого, используя уникальный для нитрида галлия эффект естественной поляризации, — объясняет руководитель POWERlab Элисон Матиоли. — Наша работа может привести к созданию надежной и эффективной высоковольтной силовой электроники гораздо более компактных размеров». Благодаря кристаллической структуре нитрида галлия внутренние электрические силы собирают подвижные электроны в тонкие слои, которые проводят ток. Однако в обычных транзисторах на основе нитрида галлия эти электронные слои являются ахиллесовой пятой: когда устройство выключается, отрицательно заряженные электроны вытесняются с пути прохождения тока, оставляя положительный заряд без соответствующего отрицательного заряда. Этот дисбаланс концентрирует напряжение в одной точке устройства, создавая сильное электрическое поле, которое может привести к пробою. Исследователи спроектировали слои нитрида галлия в транзисторе таким образом, чтобы второй слой с положительным зарядом естественным образом формировался рядом со слоем электронов, создавая сбалансированные положительные и отрицательные заряды. Тщательно регулируя толщину материала, ученые добиваются того, чтобы два слоя заряда уравновешивали друг друга по всему устройству. В результате при выключении устройства избыточный заряд не накапливается, что позволяет напряжению равномерно распределяться по длине транзистора, а не накапливаться в опасной концентрации. Инновационная сбалансированная конструкция позволяет транзистору POWERlab выдерживать напряжение, более чем в пять раз превышающее напряжение коммерческих силовых устройств на основе нитрида галлия, которое составляет около 600–650 В. #новостиэлектроники