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Diseñan transistores MOSFET de óxido de galio para altos voltajes con un grosor mínimo

Un equipo de la Universidad de Buffalo ha propuesto una nueva forma de transistor MOSFET de potencia que puede manejar voltajes increíblemente altos con un grosor mínimo, una alternativa importante para la eficiencia en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos.

Los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal, o MOSFET, son componentes extremadamente comunes en todo tipo de electrónica de consumo, y particularmente en electrónica automotriz. Los MOSFET de potencia son un tipo de interruptor diseñado específicamente para manejar grandes cargas de potencia.

Efectivamente, son componentes electrónicos planos de tres clavijas que actúan como interruptores controlados por voltaje; cuando se aplica una carga suficiente (generalmente bastante pequeña) al pin de la puerta, crea una conexión entre los otros dos pines, completando un circuito. Pueden encender y apagar la electrónica de alta potencia extremadamente rápido, y son una parte integral de los vehículos eléctricos.

Al crear MOSFET basados en óxido de galio, el equipo de Buffalo afirma que ha descubierto cómo manejar voltajes extremadamente altos utilizando transistores delgados como papel. Cuando se "pasivizó" con una capa de SU-8, un polímero a base de epoxi común, el transistor a base de óxido de galio fue capaz de manejar más de 8,000 voltios en pruebas de laboratorio antes de que se descompusiera, una cifra que según los investigadores es significativamente más alta que la de similares transistores diseñados de carburo, silicio o nitruro de galio.

La propiedad clave en cuestión es la impresionante figura de banda prohibida del óxido de galio de 4.8 voltios de electrones. Bandgap mide cuánta energía se requiere para sacudir un electrón en un estado conductor; cuanto más ancho sea el bandgap, mejor. El silicio, el material más común en la electrónica de potencia, tiene una banda prohibida de 1.1 electronvoltios. El carburo de silicio y el nitruro de galio tienen intervalos de banda de 3,4 y 3,3 electrones voltios, respectivamente. Entonces, la banda prohibida de 4.8 voltios de óxido de galio lo coloca en un territorio de élite.

Al desarrollar un MOSFET que puede manejar voltajes extremadamente altos con un grosor minúsculo, el equipo de Buffalo espera que su trabajo pueda contribuir a una electrónica de potencia más pequeña y eficiente en el mundo EV, así como en locomotoras, aviones, tecnologías de microred y potencialmente sólidas. -transformadores de estado.

Evidencias del estudio en: IEEE Electron Device Letters.

 
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