超高压晶体管问世 旨在提高电动车的续航能力和效率

2020年06月03日 00:07 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

美国布法罗大学科研团队开发了一种新形式的功率MOSFET晶体管,这种晶体管可以用最小的厚度处理难以置信的高电压,可能会提升电动汽车电力电子元件效率。金属氧化物半导体场效应晶体管,也就是我们常说的MOSFET,是各种消费类电子产品中极为常见的元件,尤其是汽车电子领域。

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功率MOSFET是一种专门为处理大功率负载而设计的开关。每年大约有500亿个这样的开关出货。实际上,它们是三脚、扁平的电子元件,可作为电压控制开关。当在栅极引脚上施加足够的(通常是相当小的)电压时,就会在其他两个引脚之间建立连接,完成一个电路。它们可以非常快速地开启和关闭大功率电子器件,是电动汽车不可或缺的一部分。

通过创建基于氧化镓的MOSFET,布法罗大学的团队声称,他们已经研究出了如何使用薄如纸的晶体管来处理极高的电压。当用一层常见的环氧树脂聚合物SU-8 "钝化 "后,这种基于氧化镓的晶体管在实验室测试中能够处理超过8000伏的电压,然后才会出现故障,研究人员称这一数字明显高于用碳化硅或氮化镓制成的类似晶体管。

实验当中,氧化镓的带隙数字为4.8电子伏特,令人印象深刻。带隙是衡量一个电子进入导电状态所需的能量,带隙越宽,效果越好。硅是电力电子器件中最常见的材料,其带隙为1.1电子伏特。碳化硅和氮化镓的带隙分别为3.4和3.3电子伏特。因此,氧化镓的4.8电子伏特带隙使其处于领先地位。

通过开发一种能够以极小的厚度处理极高电压的MOSFET,布法罗团队希望其工作能够为电动车领域、机车、飞机、微电网技术以及潜在的固态变压器等更小、更高效的电力电子器件做出贡献。

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