Onderzoekers van EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) in Zwitserland hebben een nieuwe galliumnitride (GaN)-transistor ontwikkeld met een doorslagspanning die bijna 4000 volt - meer dan vijf keer zo groot is als die van de huidige commerciële GaN-stroomapparaten, die doorgaans werken op 600-650 V. Het apparaat heeft ook een lage-weerstand. De bevindingen zijn gepubliceerd in het laatste nummer vanNatuurelektronica.
Om de hoge{0}}spanningsbeperking te overwinnen, heeft het team een nieuwe GaN-transistor ontwikkeld, een zogenaamde 'intrinsieke polarisatie-superjunctie'. Het apparaat is opgebouwd uit meerdere lagen GaN-materiaal op een goedkoop siliciumsubstraat. Door gebruik te maken van de inherente polarisatie-eigenschappen van GaN, vormt zich op natuurlijke wijze een laag positieve lading naast de elektronenlaag. Door de dikte van de materiaallagen af te stemmen, bereikten de onderzoekers een evenwicht tussen positieve en negatieve ladingen. Als gevolg hiervan wordt de spanning, wanneer de transistor wordt uitgeschakeld, gelijkmatiger over het apparaat verdeeld in plaats van zich op één punt te concentreren -, waardoor het risico op defecten veroorzaakt door plaatselijke hoge elektrische velden aanzienlijk wordt verminderd.
Tests tonen aan dat de nieuwe transistor bijna 4000 volt kan weerstaan en toch een lage -weerstand behoudt, waardoor het energieverlies en de warmteontwikkeling tijdens de stroomconversie worden verminderd. Bovendien heeft het apparaat geen traditionele chemische doping nodig om de lading onder controle te houden, een ontwerp dat naar verwachting de stabiliteit onder hoge-temperaturen en hoge-elektrische-omstandigheden zal verbeteren.
Er wordt verwacht dat deze doorbraak aanzienlijke toepassingen zal hebben in hoog-vermogenselektronica, waaronder AI-datacenters, duurzame energiesystemen en elektrische voertuigen.