ایجاد ترانزیستوری از جنس اکسید گالیوم

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ خودروهای الکتریکی روزبه‌روز در حال پیشرفت و تقاضای برای خرید آن بیشتر می‌شود؛ اما در این وسایل نقلیه حجم عظیم باتری، فضای زیادی از خودرو و به خصوص قسمت بار آن را اشغال می‌کند. پژوهشگران دانشگاه بوفالو اعلام کرده‌اند به منظور رفع این مسئله در حال ایجاد ترانزیستوری از جنس اکسید گالیوم هستند. این سوییچ الکتریکی توانایی مدیریت بیش از 8 هزار ولت را داشته و قطر آن به اندازه یک ورق کاغذ است.

محققان شرح دادند ترانزیستور یاد شده امکان ایجاد ابزارهای الکتریکی بسیار کوچک‌تر و کارآمدتر را فراهم می‌کند که توانایی کنترل و تبدیل نیرو را دارند. همچنین امکان استفاده از آن در خودروهای برقی؛ لوکوموتیوها و هواپیماها نیز وجود خواهد داشت. به طور کلی این نوآوری می‌تواند روی صنعت حمل و نقل تأثیر مثبت بگذارد.

اوتام سینگیستی (Uttam Singisetti)، پژوهشگر ارشد پروژه با اشاره به این که امکان به کارگیر ترانزیستور مذکور در ترانسفورماتور حالت جامد (solid-state transformers) و ریز شبکه (Micro Grid) وجود دارد گفت:

برای اینکه بتوانیم فناوری را به سمت آینده هدایت کنیم، به نسل بعدی قطعاتی نیاز داریم که بدون افزایش ابعاد، توان الکتریکی را بهبود بدهند.

احتمالاً یکی از دلایلی که محققان سعی دارند از اکسید گالیوم استفاده کنند، یک خاصیت به نام « نوار ممنوعه یا باندگپ» (Bandgap) است. باندگپ میزان انرژی مورد نیاز برای ارسال الکترون در یک حالت رسانان را مورد ارزیابی قرار می‌دهد. سامانه‌های ساخته شده با مواد نوار ممنوعه وسیع می‌توانند سبک‌تر، کوچک‌تر و قابل‌حمل‌تر باشند. همچنین توانایی مدیریت حجم بیشتری از انرژی را نسبت به ابزارهایی با نوار کوچک خواهند داشت.

باندگپ اکسید گالیوم در حدود 4.8 الکترون ولت است که باعث می‌شود در دسته موادی قرار گیرد که از پهنای باند گسترده‌ای بهره‌مند است. این در حالی است که باندگپ سیلیکون، کاربید سیلیکون و گالیوم نیترید به ترتیب تنها 1.1، 3.4 و 3.3 الکترون ولت هستند.

محققان در ترانزیستور یاد شده یک لایه را به منظور کاهش واکنش‌های شیمیایی روی سطح آن قرار داده‌اند. این لایه از جنس «SU-8» است که معمولاً در ساخت ریزپردازنده‌ها از آن بهره گرفته می‌شود.

محققان شرح دادند در زمان آزمایش مشخص شد که ترانزیستور ساخته شده از جنس اکسید گالیوم می‌تواند تا 8032 ولت را مدیریت کند. همچنین شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که می‌توان در هر سانتیمتر به توانی بیش از 10 میلیون ولت دست پیدا کرد.