瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的盧卡·馬宗內(nèi)（Luca Mazzone）及其團隊成功研發(fā)出一種新型氮化鎵（GaN）晶體管。該組件采用“本征極化超結”（iPSJ）結構，在低成本硅襯底上制備，擊穿電壓接近4000伏（4 kV），創(chuàng)下該技術領域的新紀錄。同時，該晶體管保持低電阻特性，有助于減少以熱量形式散失的能量損耗。

隨著消費電子與電動汽車對快充需求的提升，半導體行業(yè)正積極尋求超越傳統(tǒng)硅材料的解決方案，氮化鎵成為當前焦點。然而，在極高電壓下，常規(guī)GaN晶體管內(nèi)部的電場會向特定點集中，導致過早失效，難以滿足高壓應用要求。當器件關閉時，電子被排出導電通道，留下未抵消的正電荷，這種電荷失衡會產(chǎn)生強電場并引發(fā)介電擊穿。

為克服電荷失衡問題，研究團隊通過調(diào)整材料厚度，使晶體管內(nèi)部自然形成第二層正電荷，與原有的電子層并列分布。這一設計實現(xiàn)了全器件范圍內(nèi)正負電荷的動態(tài)平衡，使多余電荷不再局部堆積，電壓得以均勻分布在晶體管內(nèi)部。該創(chuàng)新結構使器件能夠承受比目前商用GaN功率器件高逾五倍的電壓（商用器件通常在600至650伏時發(fā)生崩潰）。

研究人員指出，該組件可在寬溫域內(nèi)穩(wěn)定承受高電壓，適用于電動汽車及工業(yè)電力系統(tǒng)。在這些應用場景中，電子元器件需在高溫與高電氣應力環(huán)境下保持可靠運行。