Yeni nesil GaN çipleri 3400 volt gerilime dayanıyor

İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, elektrikli araçlar, yenilenebilir enerji sistemleri ve veri merkezleri gibi yüksek güç gerektiren alanlardakullanılabilecek yeni bir GaN yarı iletken mimarisi geliştirdi. EPFL POWERlab bünyesinde Profesör Elison Matioli, Yuan Zong ve Luca Mazzone liderliğinde yürütülen çalışma, kristal yapıdaki doğal polarizasyon etkisinden yararlanarak yüksek voltajlarda ortaya çıkan elektriksel kırılmaları azaltmayı hedefliyor.

YÜK DENGELEMESİ

Araştırmacılar, geleneksel GaN yapısındaki iki boyutlu elektron gazının karşısına, kalınlığı hassas biçimde ayarlanan ek bir GaN katmanıyla iki boyutlu delik gazı yerleştirdi. Böylece pozitif ve negatif yük miktarları yüzde 2’den az farkla dengelendi. Transistör kapalı durumdayken voltajın tek bir noktada yoğunlaşmasını engelleyen bu katkısız yapı, sıcaklık değişimlerine karşı da kararlılığını koruyor.

YÜKSEK VOLTAJ

Silikon alt tabaka üzerinde üretilen test cihazlarında Schottky bariyer diyotları 4,7 mΩ cm² açık direnç değerini korurken 3,9 kilovoltun üzerinde kırılma gerilimine ulaştı. Transistörlerde ise 3,4 ila 3,5 kilovolt seviyeleri elde edildi. Bu değerler, mevcut ticari GaN bileşenlerinin voltaj dayanımının beş katından fazlasına karşılık geliyor. Cihazlar ayrıca 125 derece sıcaklıkta 3,3 kilovoltun üzerindeki dayanımı korudu.

UYGULAMA ALANLARI

Yeni mimari, yapay zeka veri merkezleri, elektrikli araç şarj altyapıları ve yenilenebilir enerji tesislerinde kullanılan güç dönüştürücülerinin daha küçük ve daha verimli hale getirilmesine katkı sağlayabilir. EPFL ekibi, yüksek voltaj yapısını daha düşük direnç sunan çok kanallı GaN mimarileriyle birleştirmek için çalışmalarını sürdürüyor. Teknoloji henüz laboratuvar aşamasında bulunuyor.