Investigadores de la EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) en Suiza han desarrollado un nuevo transistor de nitruro de galio (GaN) con un voltaje de ruptura cercano a los 4000 voltios - más de cinco veces el de los dispositivos comerciales de energía GaN actuales, que normalmente funcionan entre 600 y 650 V. El dispositivo también mantiene una baja -resistencia. Los hallazgos fueron publicados en la última edición deElectrónica de la naturaleza.
Para superar la limitación del alto-voltaje, el equipo desarrolló un novedoso transistor de GaN llamado "superunión de polarización intrínseca". El dispositivo está construido a partir de múltiples capas de material GaN sobre un sustrato de silicio de bajo costo-. Al aprovechar las propiedades de polarización inherentes del GaN, se forma naturalmente una capa de carga positiva junto a la capa de electrones. Al ajustar el espesor de las capas de material, los investigadores lograron un equilibrio entre cargas positivas y negativas. Como resultado, cuando el transistor está apagado, el voltaje se distribuye de manera más uniforme en todo el dispositivo en lugar de concentrarse en un solo punto -, lo que reduce significativamente el riesgo de avería causada por campos eléctricos elevados localizados.
Las pruebas muestran que el nuevo transistor puede soportar casi 4000 voltios manteniendo una baja resistencia de encendido-, lo que ayuda a reducir la pérdida de energía y la generación de calor durante la conversión de energía. Además, el dispositivo no requiere dopaje químico tradicional para controlar la carga, un diseño que se espera que mejore la estabilidad en condiciones de alta-temperatura y alto-estrés eléctrico-.
Se espera que este avance tenga aplicaciones importantes en la electrónica de potencia de alto-voltaje, incluidos los centros de datos de inteligencia artificial, los sistemas de energía renovable y los vehículos eléctricos.