印度科学研究所(IISc)的研究人员已经开发出一种完全自主研发的氮化镓(GaN)电源开关，它在电动汽车和笔记本电脑的电源转换器以及无线通信等系统中具有潜在的应用前景。从材料生长到器件制造再到封装的整个过程都是由印度科学院纳米科学与工程中心(CeNSE)内部开发的。
由于其高性能和高效率，氮化镓晶体管有望取代传统的硅基晶体管，成为许多电子设备的构建模块，例如电动汽车、手机和笔记本电脑的超快充电器，以及雷达等空间和军事应用。
“这是一项非常有前途和颠覆性的技术，”CeNSE副教授Digbijoy Nath说，他也是发表在《微电子工程》杂志上的这项研究的通讯作者。“但这种材料和器件的进口受到严重限制……我们在印度还没有实现商业规模的氮化镓晶圆生产能力。”他补充说，制造这些设备的技术诀窍也是一个严格保密的秘密，很少有关于所涉及过程细节的研究发表。
电源开关用于控制电源的流动，基本上是打开或关闭电子设备。为了设计GaN电源开关，IISc团队使用了一种金属有机化学气相沉积技术，该技术是由CeNSE教授兼主席Srinivasan Raghavan实验室的研究人员开发和优化的。它包括在2英寸的硅片上一层一层地生长GaN合金晶体，以制造多层晶体管。
整个过程需要在洁净室中仔细进行，以确保没有因环境而产生的缺陷nmental有限公司可能影响设备性能的环境，如湿度或温度。该团队还在电子工程系(EE)副教授Kaushik Basu及其实验室的帮助下，利用这些晶体管构建了一个电路，并测试了它们的开关性能。
氮化镓晶体管通常以所谓的“耗尽模式”工作——除非施加负电压使其关闭，否则它们一直处于打开状态。但是用于充电器和适配器的电源开关需要以另一种方式工作——它们通常需要关闭并且不携带电流，并且应该只有在施加正电压时才打开(“增强模式”)。为了实现这一操作，该团队将GaN晶体管与市售的硅晶体管结合起来，以保持设备正常关闭。
“该设备的包装也是自主开发的，”CeNSE的博士生、该研究的第一作者里霍·贝比(Rijo Baby)解释说。经过封装和测试，该团队发现该器件的性能可与市面上最先进的开关相媲美，开关操作之间的切换时间约为50纳秒。
展望未来，研究人员计划扩大设备尺寸，使其能够在大电流下工作。他们还计划设计一种可以升压或降压的电源转换器。
纳特说:“如果你看看印度的战略组织，他们很难采购到氮化镓晶体管……不可能进口超过一定数量或功率/频率额定值的晶体管。”“这本质上是国产氮化镓技术发展的展示。”
更多信息:Rijo Baby等人，8 A, 200 V常关级联编码GaN-on-Si HEMT:从外延到双脉冲测试，微电子工程(2023)。DOI: 10.1016/j.mee.2023.112085由印度科学研究所提供引文:印度研究团队开发完全自主的氮化镓电源开关(2023,September 27)检索自https://techxplore.com/news/2023-09-indian-team-fully-indigenous-gallium.html。本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
