Нови вертикални ГаН транзистори могли би смањити енергетски отпад у ЕВс, дата центрима и електричну мрежу

CS50 2016 Week 0 at Yale (pre-release) (Јули 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Истраживачи МИТ-а су дизајнирали уређај који би могао драматично смањити енергетски отпад

Јеан-Јацкуес ДеЛисле, допринос писцу

Снага транзистора галијум-нитрида (ГаН) постале су ефикасно и робусно решење за савремену енергетску електронику за индустријске примене у домаћинству и ниском напону. Природа високонапонских способности транзистора ГаН транзистора и ефикасних операција учинили су их атрактивним алтернативама у поређењу са силицијумом или другим технологијама. Међутим, комерцијално доступни ГаН уређаји тек треба да досегну довољно радне напоне који се користе у мрежним апликацијама или другим високонапонским апликацијама. Све ово се може променити, јер су истраживачи са МИТ-ом, Универзитетом Цолумбиа, Савезом за истраживање и технологију Сингапура-МИТ-а, ИКЕ-ом и ИБМ-ом недавно развили ГаН транзисторе који су у могућности да прекораче комерцијалне напонске нивое од 600 В и досегну радни опсег 1, 200 В . Иако је постојало значајно истраживање које покушава да створи транзисторе са већим напоном ГаН, ни традиционални латерални стил транзистора нити варијанти вертикалних или финих транзистора тек треба да буду одрживи са техникама израде комерцијалних транзистора.

"Сви уређаји који су комерцијално доступни су оно што се називају бочним уређајима", рекао је Томас Палациос, професор електротехнике и рачунарства. "Дакле, целокупан уређај је фабрички произведен на горњој површини галијум-нитридне плоче, што је добро за примене са ниском снагом као што је лаптоп пуњач. Али за примену средње и високе снаге вертикални уређаји су много бољи. То су уређаји у којима струја, уместо да тече кроз површину полупроводника, тече кроз вафу преко полупроводника. "Према Палациос-у, вертикални уређаји су много боље у смислу колико напона могу управљати и колико струје они контролишу .

Танка и широка ребра ових ГаН транзистора омогућавају много виши напон, а потом и веће снаге у односу на комерцијално доступне ГаН транзисторе. Извор слике: МИТ.

Развој вертикалних ГаН транзистора вишег напона био је у фокусу истраживања неколико година. До недавно покушаји изградње вертикалних транзистора са уграђеним физичким баријерама у галијум-нитрид полупроводнику у циљу усмеравања струје у канал испод капије нису испунили стандарде масовне производње. Ово је вјероватно због материјала који су коришћени за изградњу ових баријера скупих и изазовних за производњу и такође би могле укључити дугорочну поузданост.

Иухао Зханг, постдоц у МИТ-у, и Мин Сун, дипломирани матурант доктор МИТ, учествовали су у другој стратегији дизајна, која може омогућити ГаН транзисторима да достигну неколико хиљада волти. Удаљавајући се од стратегије других истраживача, Иухао и Мин су измислили уже уређаје и јединствену стратегију дизајна која је драматично повећала радни напон без употребе егзотичних материјала или техника.

"Јухао и Минова брилијантна идеја, мислим, била је рећи:" Умјесто да ограничимо струју тако што имамо више материјала у истој плочици, ограничимо је геометријски уклањањем материјала из оних регија гдје не желимо да струја, " Рекао је Палациос . "Уместо да направимо компликовану цикцак стазу за струју у конвенционалним вертикалним транзисторима, да променимо геометрију транзистора у потпуности."

Иако још нису сигурни када ће ова нова технологија бити комерцијално доступна, истраживачи су барем демонстрирали одржив начин производње много ГаН транзистора већег напона. То би могло довести до других истраживања и комерцијалних напора како би се доноси ефикасност и снага ГаН транзистора на електричне мреже, електрична возила и примјене обновљивих извора енергије.