Основным направление развития силовой электроники в мире в последние годы является развитие технологий широкозонных полупроводников. Такая технология прежде всего необходима для сверхмощных и сверхвысоковольтных приборов, работающих в диапазоне от полутора киловольт и выше.
Приборы первого, вертикального, типа – это транзисторы, работающие на основе карбида кремния и рассчитанные на напряжение в десятки киловольт. Второй вид приборов – это транзисторы, которые изготовленные латеральным образом на базе широкозонных полупроводников, они работают на меньшем уровне напряжения – 100, 200, 400, 600 вольт.
Сегодня на потребительском рынке наиболее востребованы транзисторы второго типа – с более низким напряжением. Поэтому НИУ МИЭТ в последние годы занимается освоением именно этой области (до 600 вольт с токовой нагрузкой порядка 20 ампер).
Научная группа из 15 человек под руководством доцента кафедры квантовой физики и наноэлектроники Владимира Егоркина уже много лет занимается физическим моделированием в области силовой электроники, а последние три года разработкой специальных гетероструктурных соединений на основе широкозонных полупроводников – нитрида галлия и его гетероструктурных соединений на различных типах подложек. Нитрид-галлиевая технология наиболее востребована на сегодняшний день – она в целом экономичнее, ее габариты меньше, а частотный диапазон выше.
«Нами были разработаны кристаллы транзисторов для высоковольтных применений во всем диапазоне. Сегодня эти кристаллы пока ждут своего обрамления в виде законченных транзисторных изделий, нужно провести еще ряд работ. Кроме того, в высоковольтной электронике существует разделение по типу транзисторов: нормально открытые и нормально закрытые, это определяется конструкцией исходных гетеросруктур. В МИЭТе одними из первых в России были смоделированы и изготовлены и те, и другие. Кроме того, на основе кремниевых низкотоковых высоковольтных транзисторов и нитрид галлиевых нормально открытых изготовлены гибридные сборки, которые показали характеристики не хуже, чем у импортных аналогов», – прокомментировал Владимир Егоркин.
В 2020-м году научной группой В. Егоркина на технологической базе Зеленоградского нанотехнологического центра были созданы опытные образцы на диаметре 150 мм, а в следующем году ЗНТЦ планирует дооснастить производственную линейку и в дальнейшем выйти на серийное производство в начале 2023 года.
Транзисторы такого типа могут быть использованы для изготовления бытовых приборов, источников питания разного типа, электромобилей и иных приборов в области преобразование электричества.
