Projektová činnosť

Národné

Vertikálny GaN MOSFET pre výkonové spínacie aplikácie
Vertical GaN MOSFET for power switching applications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kuzmík Ján, DrSc.
Anotácia: Jedným z najnaliehavejších problémov súčasnej spoločnosti je dostupnosť zdrojov energie, najmä s ohľadom na neustále sa zvyšujúce nároky na jej spotrebu. Jednou z ďalších možností úspory energie je zníženie strát vznikajúcich pri prevode do formy vhodnej pre daný spotrebič. Z hľadiska úspory elektrickej energie predstavuje zvýšenie efektivity prevodu elektrickej energie veľký potenciál. Podľa dostupných analýz, viac ako 10% elektrickej energie sa nenávratne stráca v podobe prevodových strát. Aj čiastkové využitie takejto rezervy môže mať veľký hospodársky význam. Prevodové straty vznikajú najmä pri úprave úrovní elektrického napätia vhodných pre konkrétny spotrebič alebo zariadenie. Ťažisko riešenia problematiky efektívnejšieho prevodu elektrickej energie teda spočíva v oblasti výkonovej elektroniky zahŕňajúcej AC/DC a DC/DC prevodníky pre spotrebnú a priemyselnú elektroniku. Razantnejšie zvýšenie efektivity prevodu poskytujú nové výkonové tranzistory na báze GaN-u, ktoré sú schopné pracovať pri podstatne vyšších frekvenciách s takmer trojnásobne nižšími spínacími stratami.Hlavný cieľ predkladaného projektu je výskum a vývoj vertikálneho GaN MOSFET tranzistora a získanie poznatkov o elektro-fyzikálnych vlastnostiach takýchto súčiastok. Jedná sa o „proof-of-concept“ vývoj; z hľadiska kvantitatívnych parametrov bude naším cieľom demonštrovať RON<2 mOhm/cm2 a VBD>600 V. Originálnou črtou navrhovaného konceptu je využitie semi-izolačnej (SI) kanálovej GaN vrstvy (namiesto p-oblastí), blokujúcou tok prúdu pri nulovom napätí na hradle. Na otvorenie tranzistora bude potrebné kladné hradlové napätie, ktoré vytvorí podmienky na injekciu voľných elektrónov z emitora pozdĺž okrajov SI-GaN oblasti. Koncept teda možno označiť za unipolárny tranzistor pracujúci v obohacovacom móde, pričom v driftovej oblasti sa zachováva možnosť využitia nedotovanej GaN vrstvy s extrémne nízkou koncentráciou dislokácií narastenou na priamo na GaN substráte.
Doba trvania: 1.7.2019 – 30.6.2022