Elektrikli arabalar gerçekten gelecek vaat etse de, ağır piller ve elektronik sistemler araçların ağırlığını ve maliyetini arttırmaktadır. Buffalo Üniversitesi’nden mühendisler bu probleme çözüm üretmek için galyum oksit tabanlı transistörler geliştiriyor. IEEE Electron Device Letters dergisinin haziran ayında yayınlanan araştırmada yeni geliştirilen ufacık elektronik anahtarın 8,000 volttan fazla yük taşıyabileceği ortaya kondu. Kağıt kalınlığında bir elektronik devre için bu gerçekten etkileyici bir performans.
Bu transistör elektrik gücünün kontrol eden ve dönüştüren daha küçük ve verimli elektronik sistemler tasarlanabilir. Elektrik arabalar, trenler ve uçaklarda güç yönetim ünitelerinin iyileşmesiyle, menzil de arttırılacaktır.
“Bu teknolojileri gerçekten geleceğe taşımak için, daha büyük güç yüklemelerini kaldırabilecek ve daha büyük olmayan yeni nesil elektronik bileşenlere ihtiyacımız olacak,” diyor Buffalo Üniversitesi’nden baş araştırmacı Uttam Singisetti. Ayrıca bu transistörleri , mikroşebeke ve katı hal transformerler için yararları olacağını altını çiziyor.
Doç. Dr. Singisetti laboratuarında öğrencileriyle galyum oksitin bant aralığı(bandgap) üzerine araştırmalar yapıyordu. Bant aralığı elektronun iletken hale geçmesi için gereken enerji şokunun bir ölçüsüdür. Geniş bant aralığına sahip sistemler daha ince ve hafif olarak tasarlanabilir. Ayrıca,düşük bant aralığına sahip malzemelere göre daha fazla güç taşıyorlar.
Galyum Oksit Transistörler 8000 Volta Dayanabiliyor
Galyum oksitin bant aralığı 4.8 elektronvolt(eV) olduğundan, bilinen en iyi malzemelerden bile yüksek bir bant aralığına sahip oluyor.
Güç elektroniklerinde kullanılan silisyum 1.1 eV iken, silikon karbid 3.4 eV ve galyum nitritin bant aralığı 3.3 eV’dur.
Yeni transistor de uygulanan yenilik ise SU-8 ile yapılan passivasyon işlemidir. Bu sayede yüzey özel bir polimerler kaplanarak, kimyasal reaktiflik azaltılıyor.
Koronavirüs salgınından aylar önce, Mart ayında yapılan testlerde transistor ün 8,032 volta kadar bozulmadan dayandığı gösterildi. Bu geliştirilen diğer transistörlere göre oldukça yüksek bir değer.
“Daha yüksek kırılma gerilimi ile cihazlar daha büyük gücü kaldırabilir. Passivasyon tabakası eklemek galyum oksit transistörlerin performansını arttıran verimli ve düşük maliyetli bir yöntemdir,” diyor Singisetti.
Yapılan simülasyonlarda transistörün cm’de 10 milyon volttan fazla alan dayanımına sahip olduğu gösterildi. Alan dayanımı verilen bir nokta için elektromanyetik dalga yoğunluğunu ölçmeye yarıyor. Bu da güç elektroniği sistemlerinin boyutunu ve ağırlığı belirtiyor.
Elde edilen sonuçlar çok etkileyici olsa da, doğrudan deneysel ölçümlerle doğrulanması gerekiyor.
Kaynak : https://techxplore.com/news/2020-05-paper-thin-gallium-oxide-transistor-volts.html
İleri okuma ve makale :
Shivam Sharma et al, Field-Plated Lateral Ga2O3 MOSFETs With Polymer Passivation and 8.03 kV Breakdown Voltage, IEEE Electron Device Letters (2020). DOI: 10.1109/LED.2020.2991146
