Новый транзистор из нитрида галлия выдерживает напряжение почти в четыре киловольта

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создали новый класс силовых полупроводников из нитрида галлия, способных работать при экстремальных напряжениях. Детали исследования 28 августа 2026 года опубликовал журнал Nature Electronics. Разработка устраняет проблему концентрации электрических полей, которая десятилетиями ограничивала эффективность мощных транзисторов.

Новое устройство получило название «внутренний поляризационный сверхпереход» (intrinsic polarization superjunction, iPSJ). На основе этой концепции ученые изготовили диоды Шоттки на кремниевой подложке с напряжением пробоя до 3,9 киловольта и удельным сопротивлением 4,7 мОм·см², а также транзисторы, устойчивые к напряжению 3,4-3,5 киловольта без применения дополнительных защитных пластин. Данные показатели более чем в пять раз превышают пределы коммерческих аналогов из нитрида галлия на 600-650 вольт при сохранении минимальных тепловых потерь.

В традиционных транзисторах отрицательно заряженные электроны при выключении прибора покидают путь тока, оставляя нескомпенсированный положительный заряд. Это создает критическую концентрацию поля в одной точке. Команда под руководством Элисона Матиоли спроектировала слои нитрида галлия так, что в них естественным образом формируется второй слой сбалансированного положительного заряда. В результате избыточный заряд не накапливается, а напряжение равномерно распределяется по всей длине полупроводника.

Отказ от традиционного химического легирования делает конструкцию устойчивой к температурным колебаниям. По словам соавторов разработки Луки Маццоне и Юаня Цзуна, новые силовые ключи востребованы в электромобилях, промышленных системах питания и центрах обработки данных искусственного интеллекта.

Источник: Nature Electronics