GaN-transistoreiden lähtöteho kolminkertaiseksi

Fujitsu ja Fujitsu Laboratories kertovat kehittäneensä galliumnitridi (GaN) (high electron mobility transistors HEMT) transistorien kiderakenteen, jossa voi kasvattaa sekä virtaa että jännitettä mikä kolminkertaistaa transistorin antotehon.

Mikroaaltoalueelle suunnattu uusi GaN vauhdikkaasti liikkuvien elektronien transistorien HEMT -tekniikka voi toimia erilaisten laitteiden kuten säätutkan tehovahvistimena. Soveltamalla uutta tekniikkaa, odotetaan tutkan havaintoalueen laajenevan 2,3-kertaisesti.

Laajentaakseen erilaisien laitteiden kattavuusaluetta on kasvatettava tehovahvistimina käytettävien transistorien antotehoa. Perinteisellä tekniikalla esimerkiksi korkeamman jännitteen soveltaminen voisi helposti vahingoittaa transistorin muodostavia kiteitä. Siksi oli teknisesti vaikeaa lisätä virtaa ja jännitettä samanaikaisesti, mikä tarvitaan korkean tehon GaN HEMT:n toteuttamiseksi.

Fujitsu ja Fujitsu Laboratories ovat nyt kehittäneet kiderakenteen, joka kestää korkeampaa käyttöjännitettä hajauttamalla jännitettä estokerroksella ja siten estää kidevahingot.

Tekniikka on mahdollistanut Fujitsun saavuttaa maailman korkeimman tehotiheyden porttileveyden millimetrille 19,9 wattia GaN HEMT:lle.

Suuri jännite- ja virtakestoisuus saavutettiin sijoittamalla korkearesistanssinen AlGaN-välikekerros elektronin syöttökerroksen ja elektronikanavakerroksen väliin. Täten jännite voi hajaantua sekä elektronin syöttökerrokseen että AlGaN-välikekerrokseen. Jännitekeskittymää lieventämällä kiteen elektronien kineettisen energian lisäys tukahdutetaan ja sähköisen syöttökerroksen vaurioituminen voidaan estää, mikä johtaa parempaan käyttöjännitteeseen, joka voi olla jopa 100 volttia.

GaN HEMT -transistoreita käytetään laajalti suurtaajuuksisina tehovahvistimina pitkän matkan radioaaltojen sovelluksissa, kuten tutkissa ja langattomassa viestinnässä. Odotetaan myös, että niitä käytetään säätutkiin tarkkailemaan tarkasti paikallisia rankkasateita sekä millimetrien aaltokaistalla viidennen sukupolven matkaviestinnässä (5G).