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  • Electrónica de potencia de bajo consumo:transistores de potencia de óxido de galio con valores récord

    Chip de óxido de galio con estructuras de transistor y para fines de medición, procesado en FBH mediante litografía de proyección. Crédito:FBH / schurian.com

    El Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ha logrado un gran avance con transistores basados ​​en óxido de galio (ß-Ga 2 O 3 ). El ß-Ga recientemente desarrollado 2 O 3 -Los MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal) proporcionan un alto voltaje de ruptura combinado con una alta conductividad de corriente.

    Los componentes electrónicos potentes son indispensables para las comunicaciones futuras, para la transformación digital de la sociedad y para aplicaciones de inteligencia artificial. En una huella lo más pequeña posible, deben ofrecer un bajo consumo de energía y lograr densidades de potencia cada vez mayores, trabajando así de manera más eficiente. Aquí es donde los dispositivos convencionales alcanzan sus límites. Por lo tanto, científicos de todo el mundo están investigando nuevos materiales y componentes que puedan cumplir estos requisitos. El Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ha logrado un gran avance con transistores basados ​​en óxido de galio (ß-Ga 2 O 3 ).

    El ß-Ga recientemente desarrollado 2 O 3 -Los MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) proporcionan un alto voltaje de ruptura combinado con una alta conductividad de corriente. Con un voltaje de ruptura de 1.8 kilovoltios y una cifra récord de potencia de mérito de 155 megavatios por centímetro cuadrado, logran cifras de rendimiento únicas cercanas al límite de material teórico del óxido de galio. Al mismo tiempo, las intensidades de campo de ruptura logradas son significativamente más altas que las de los semiconductores de banda ancha establecidos, como el carburo de silicio o el nitruro de galio.

    Estructura de capa optimizada y topología de puerta

    Para lograr estas mejoras, el equipo de FBH abordó la estructura de capas y la topología de la puerta. La base fue proporcionada por sustratos del Leibniz-Institut für Kristallzüchtung con una estructura de capa epitaxial optimizada. Como resultado, se podría reducir la densidad de defectos y mejorar las propiedades eléctricas. Esto conduce a resistencias estatales más bajas. La puerta es el 'punto de conmutación' central de los transistores de efecto de campo, controlado por el voltaje puerta-fuente. Su topología se ha optimizado aún más, lo que permite reducir las intensidades de campo altas en el borde de la puerta. Esto, a su vez, conduce a voltajes de ruptura más altos. Los resultados detallados se publicaron en línea el 26 de agosto de 2019 en el Letras de dispositivos de electrones IEEE Edición de septiembre.


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