Изследователи от Федералния политехнически институт в Лозана (EPFL) създадоха нов клас силови полупроводници от галиев нитрид, способни да работят при екстремни напрежения. Подробности за разработката бяха публикувани в научното издание Nature Electronics.
Новото устройство се нарича „вътрешно поляризационно суперпреходно съединение” (iPSJ). Силовият полупроводник елиминира проблема с концентрацията на електрическото поле, който ограничава ефективността на високомощните транзистори в продължение на десетилетия.
Учените са изработили Шотки диоди върху силициев субстрат с пробивно напрежение до 3,9 киловолта и съпротивление 4,7 mΩ cm², както и транзистори, устойчиви на напрежения от 3,4-3,5 киловолта, без използване на допълнителни защитни пластини.
Тези цифри надвишават границите на търговските аналози на галиевия нитрид, работещи при 600-650 волта, повече от пет пъти, като същевременно поддържат минимални топлинни загуби.
В традиционните транзистори отрицателно заредените електрони напускат пътя на тока, когато устройството е изключено, оставяйки некомпенсиран положителен заряд. Това създава критична концентрация на полето в една точка.
Екипът на EPFL, ръководен от Алисън Матиоли, е проектирал слоеве от галиев нитрид така, че в тях естествено да се образува втори слой балансиран положителен заряд. В резултат на това излишният заряд не се натрупва и напрежението се разпределя равномерно по цялата дължина на полупроводника.
Елиминирането на традиционното химическо легиране прави дизайна устойчив на температурни колебания, отбелязват изследователите.
Според съавторите на разработката Лука Мацоне и Юан Зонг, новите силови ключове могат да се използват в електрически превозни средства, промишлени енергийни системи и AI центрове за данни.
