这一器件有望用于人工智能数据中心、可再生能源系统、电动汽车等高压电力电子领域。相关研究于 8 月 28 日发表在
得益于氮化镓的晶体结构,内部电力将移动电子聚集成携带电流的薄片。然而,在传统的氮化镓晶体管中,这些电子片也是“阿喀琉斯之踵”:当器件关闭时,带负电的电子被推离电流通路,留下正电荷,而没有匹配的负电荷。这种不平衡将电压集中在器件的单一点,产生强烈的电场,从而触发击穿。
该团队设计了晶体管的氮化镓层,使得第二层正电荷在电子片旁边自然形成,从而产生匹配的正负电荷。因此,当器件关闭时,多余的电荷不会积累,使电压能够均匀分布在晶体管上 ——就像一个人躺在冰面上,把重量分散开来。
创新的平衡设计使该晶体管能够承受商用氮化镓器件 5 倍以上的电压,而商用氮化镓器件的击穿电压约为 600–650V。
此外,该团队展示了在电子元件中增加多条导电通道的设计,从而分配电流以减少电阻和过热,就像增加高速公路车道让交通更顺畅,防止交通堵塞。该团队的下一步目标是结合这两种方法,解决下一代电力电子面临的双重挑战:安全处理极高电压,同时最大限度减少电阻及其能量损失。
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