Pesquisadores da EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) na Suíça desenvolveram um novo transistor de nitreto de gálio (GaN) com uma tensão de ruptura próxima de 4.000 volts - mais de cinco vezes a dos atuais dispositivos comerciais de energia GaN, que normalmente operam em 600–650V. O dispositivo também mantém uma-resistência baixa. As descobertas foram publicadas na última edição daEletrônica da Natureza.
Para superar a limitação de alta-tensão, a equipe desenvolveu um novo transistor GaN chamado "superjunção de polarização intrínseca". O dispositivo é construído com diversas camadas de material GaN em um substrato de silício-de baixo custo. Ao aproveitar as propriedades de polarização inerentes ao GaN, uma camada de carga positiva se forma naturalmente ao lado da camada de elétrons. Ao ajustar a espessura das camadas de material, os pesquisadores conseguiram um equilíbrio entre cargas positivas e negativas. Como resultado, quando o transistor é desligado, a tensão é distribuída de maneira mais uniforme pelo dispositivo, em vez de se concentrar em um único ponto, - reduzindo significativamente o risco de falha causada por campos elétricos elevados localizados.
Os testes mostram que o novo transistor pode suportar quase 4.000 volts enquanto mantém uma-resistência baixa, o que ajuda a reduzir a perda de energia e a geração de calor durante a conversão de energia. Além disso, o dispositivo não requer dopagem química tradicional para controlar a carga, um projeto que deverá melhorar a estabilidade sob condições de alta-temperatura e alto-estresse-elétrico.
Espera-se que essa inovação tenha aplicações significativas em eletrônicos de potência de alta-tensão, incluindo data centers de IA, sistemas de energia renovável e veículos elétricos.