EPFL steigert die Spannungsbelastbarkeit von Galliumnitrid-Chips auf 3,4 Kilovolt

Funktionsprinzip des Lastausgleichsmechanismus Bei herkömmlichen GaN-Komponenten führte die Konzentration des elektrischen Feldes an einer einzigen empfindlichen Stelle, wenn der Transistor gesperrt war, unter Hochspannung zu Störungen.

Das Forschungsteam nutzte stattdessen die inhärente piezoelektrische Polarisationseigenschaft, anstatt externe chemische Dotierungen vorzunehmen. Die entwickelten Schichten wurden so ausgerichtet, dass die zweidimensionale Elektronengas-Schicht (2DEG) und die zweidimensionale Lochgas-Schicht (2DHG) sich gegenseitig ausbalancieren.

Laboranalysen ergaben, dass die 2DEG-Schicht 1,03 × 10¹³ Elektronen pro Quadratzentimeter und die 2DHG-Schicht 1,05 × 10¹³ Löcher pro Quadratzentimeter enthält.

Da der Unterschied zwischen beiden Werten

Da der Unterschied zwischen beiden Werten unter zwei Prozent liegt, kompensieren sich die positiven und negativen elektrischen Ladungen, wodurch sich das elektrische Feld gleichmäßig über die Oberfläche des Geräts verteilt. Diese rein dotierte Struktur behält auch bei Temperaturschwankungen ihre Stabilität bei.