Negatif kapasite adı verilen garip bir özellik gösteren elektronik bir malzemenin entegrasyonu, yüksek güç yardımcı olabilir Nitruro di gallio transistör Bilim adamları Kaliforniya’da bir performans bariyerini kırıyor. Araştırma Bilim önerir Olumsuz yetenek Genellikle bir transistörün “kapalı” durumda ne kadar iyi olduğuna kıyasla, bir transistörün “üzerinde” davranma şekli arasındaki uzlaşmaları uygulayan fiziksel bir sınırdan kaçmaya yardımcı olur. Projenin arkasındaki araştırmacılar, bunun silikonda yaygın olarak incelenen olumsuz yeteneğin daha önce takdir edilenden daha geniş uygulamalara sahip olabileceğini gösteriyor.
Enerji ganına dayalı elektronikler 5G Temel İstasyonlar ve Kompakt Güç Kaynağı Adaptörleri İçin cep telefonu. Daha yüksek frekans teknolojisini ve daha yüksek enerji operasyonlarını zorlamaya çalışırken, mühendisler uzlaşmalarla karşı karşıya. GAN cihazlarında, radyo sinyallerini yükseltmek için kullanılan, Yüksek hareketlilik transistörleri (HEMT’ler)çağrılan bir yalıtım tabakası eklemek dielektrik Kapalı olduklarında enerji israf etmelerini önler, ancak açıldıklarında aralarından akan akımı bastırır ve performanslarından ödün verir.
En üst düzeye çıkarmak Enerji verimliliği Ve Hız değiştirme, HEMT’ler, GAN ve alüminyum katmanlarından oluşan bir yapıya doğrudan yerleştirilen Gate Schottky adlı bir metal bileşen kullanır. Nitruro di gallio. Schottky kapısı tarafından bir voltaj uygulandığında, transistörün içinde 2D elektron bulutu oluşturulur. Bunlar elektronlar Zippy ve transistörün hızla değişmesine yardımcı olurlar, ancak aynı zamanda kapıya gitme ve kaçma eğilimindedirler. Kaçmalarını önlemek için, cihaz bir dielektrikle sınırlı olabilir. Ancak bu diğer katman, kapı ile elektron bulutu arasındaki mesafeyi arttırır. Ve bu mesafe, kapının transistörü kontrol etme yeteneğini azaltarak performansı engeller. Kapının kontrol derecesi ile cihazın kalınlığı arasındaki bu ters ilişkiye Schottky Limit denir.
“Bir izolatör ekleyerek cihazdan daha fazla akım almak son derece değerlidir. Bu, diğer durumlarda olumsuz yetenek olmadan elde edilemez.” -Umesh Mishra, California Üniversitesi, Santa Barbara
Geleneksel bir dielektrik yerine, Sayeef Salahuddin– Asir Inisar KhanVE Urutit SikderanBerkeley, California Üniversitesi Elektrik Mühendisleri, araştırmacılarla işbirliği yaptı. Stanford Üniversite Schottky Gate ile Gan cihazlarında özel bir kaplamayı test etmek için. Bu kaplama bir Hafnium oksit İnce zirkonya oksit tepesi ile eldiven tabakası. 1.8 nanometreden oluşan çift katmanlı malzemeye kısaca HZO denir ve negatif kapasiteyi görüntülemek için tasarlanmıştır.
HZO bir Demirci. Yani, harici bir voltaj uygulanmasa bile iç elektrik alanını korumasını sağlayan kristal bir yapıya sahiptir. (Geleneksel dielektrik bu içsel elektrik alanına sahip değildir.) Transistöre bir voltaj uygulandığında, HZO doğasında var elektrik alanı Karşı. Bir transistörde, bu kontradit bir etkiye yol açar: voltajda bir azalma, HZO’da depolanan yükte bir artışa neden olur. Negatif yeteneğin bu yanıtı, geçitin kontrolünü etkili bir şekilde güçlendirir ve transistörün 2D elektron bulutunun yükü biriktirmesine ve durumdaki akımı artırmasına yardımcı olur. Aynı zamanda, dielektrik Hzo’nun kalınlığı Kayıp Akım Cihaz kapalıyken enerji tasarrufu.
Salahuddin, “Başka bir malzeme koyduğunuzda, kalınlık yukarı çıkmalı ve kapı kontrolü düşmeli” diyor. Bununla birlikte, HZO dielektrik Schottky sınırını kırıyor gibi görünüyor. “Bu geleneksel olarak ulaşılamaz” diyor.
“Bir izolatör ekleyerek cihazdan daha fazla akım almak son derece değerlidir” diyor Humesh MisehraYüksek Elektron Gan Uzmanı transistör Araştırmaya dahil olmayan Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nde. “Bu, olumsuz yetenekleri olmayan diğer durumlarda elde edilemez.”
Kayıp akımı, bu tür bir transistörde iyi bilinen bir sorundur, “Bu nedenle, yenilikçi bir entegrasyon Demirci Bu yüzleşmek için kapı yığınındaki katman net bir sözü var “diyor Aaron Franklinbir elektrik mühendisi a Duke ÜniversitesiDurham’da NC “kesinlikle heyecan verici ve yaratıcı bir ilerleme”.
Olumsuz yetenekle daha da ileri git
Salahuddin, ekibin şu anda en gelişmiş GAN radyo frekans transistörlerinde olumsuz yeteneğin etkisini test etmek için sektörde işbirliği aradığını söylüyor. “Bilimsel olarak gördüklerimiz bir bariyeri kırıyor” diyor. Artık laboratuvar koşullarında transistörler GAN’daki Schottky sınırını bozabileceğine göre, gerçek dünyada çalışıp çalışmadığını test etmeleri gerektiğini söylüyor.
Mishra, makalede açıklanan cihazların nispeten büyük olduğunu gözlemleyerek kabul ediyor. Mishra, “Onu çok azalmış bir cihazda görmek güzel olacak” diyor. “İşte gerçekten parlıyor.” Çalışmanın “harika bir ilk adım” olduğunu söylüyor.
Salahuddin silikon transistörlerde olumsuz yeteneği inceledi 2007’den beri. Ve çoğu zaman, Mishra, Salahuddin’in konferansın her sunumundan sonra yoğun sorulara maruz kaldığını söylüyor. Neredeyse 20 yıl sonra, Salahuddin ekibi olumsuz yeteneğin fiziği için güçlü bir durum yaptı ve GAN çalışması, zorlamaya yardımcı olabileceğini gösteriyor güç elektronik Mishra, gelecekte daha yüksek güçlere sahip telekomünikasyon ekipmanı. Berkeley ekibi ayrıca diğer türlerle yapılan transistörlerdeki etkiyi test etmeyi umuyor. yarı iletken Elmas dahil, silikon karbürve diğer malzemeler.
Sitenizin makalelerinden
Web’deki ilgili makaleler