يستفيد تصميم البوابة السفلية الجديد من الخصائص الجوهرية لـ SiC.
لأكثر من 20 عامًا، كان يُنظر إلى كربيد السيليكون – SiC – على أنه مادة واعدة للإلكترونيات التي يجب أن تعمل في البيئات القاسية. لكن على الرغم من سنوات من البحث، نادرًا ما يُترجم هذا الوعد إلى أدوات عملية. ويحاول الباحثون في جامعة كيوتو الآن نقل هذا المجال إلى ما هو أبعد من هذا الحاجز.
يقول المؤلف الأول ميتسواكي كانيكو: “نعتقد أن نقص التطوير يرجع إلى أن مجتمع البحث يحاول تطبيق تفكير عصر السيليكون على مادة مختلفة جذريًا”.
التصميمات التقليدية تحد من أداء SiC
ركز الباحثون على ترانزستورات تأثير المجال الوصلي، أو JFETs. اقترح العمل السابق أن الدوائر التكميلية المبنية من SiC JFETs يمكن أن توفر إلكترونيات متكاملة منخفضة الطاقة قادرة على العمل في ظل الظروف القاسية.
لكن JFETs السابقة للمجموعة، والتي استخدمت هياكل البوابة العلوية التقليدية المصنعة في ركائز شبه عازلة من كربيد السيليكون، كان بها عيبان رئيسيان: ضعف القدرة على التحكم، وتيار التسرب الكبير في درجات حرارة عالية. واعتبر حل كلتا المشكلتين ضروريا للتطبيقات العملية.
يقول كانيكو: “هدفنا هو فتح طريق جديد للأمام باستخدام JFETs التكميلية المصممة لتسخير الخصائص الجوهرية لـ SiC نفسها”.
وبدلاً من إنشاء عملية تصنيع جديدة تمامًا، استخدم الباحثون أساليب تصنيع متوافقة مع معايير الصناعة. لقد اعتمدوا بنية البوابة السفلية لتحسين التحكم في جهد عتبة الترانزستور واستبدلوا أسلوب الركيزة شبه العازلة بعزل جيد القاعدة لتقليل تسرب التيار عند درجات الحرارة المرتفعة.
يعمل الترانزستور عند درجة حرارة 600 درجة مئوية
لقد عمل ترانزستور SiC المُعاد تصميمه في المحاولة الأولى للفريق. وأظهر الاختبار أن الجهاز يمكن أن يستمر في العمل عند درجة حرارة 600 درجة مئوية. لقد حسنت بنية البوابة السفلية بشكل كبير التحكم في جهد العتبة وخفضت بشكل حاد تيار التسرب إلى مستوى قريب من الحد النظري المتوقع من الخصائص الجوهرية لـ SiC.
تظهر النتائج أن SiC هي بالفعل مادة ناضجة لجهاز الطاقة وتسلط الضوء على إمكانات هيكل البوابة السفلية الجديد لبناء دوائر متكاملة موثوقة قائمة على SiC قادرة على العمل في درجات حرارة قصوى.
لا تزال هناك تحديات كبيرة قبل أن يتم استخدام التكنولوجيا في الأنظمة العملية. ويخطط الباحثون لتطوير دوائر أكثر تعقيدًا، وتوسيع نطاق التصنيع ليشمل إنتاج مستوى الرقاقة، والتأكد من قدرة حزم الأجهزة الكاملة على تحمل البيئات القاسية.
المرجع: “تشغيل أكثر من 600 درجة مئوية لـ JFETs ذات البوابة السفلية القائمة على زرع الأيونات” بقلم ميتسواكي كانيكو، وشونيا شيباتا، وتسونينوبو كيموتو، 17 أغسطس 2026، APL للأجهزة الإلكترونية.
دوى: 10.1063/5.0346734
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
المصدر الأصلي:
scitechdaily.com
تاريخ النشر لدى المصدر:
2026-08-26 18:48:00
كاتب المصدر:
Kyoto University
نُقل هذا المحتوى آلياً من المصدر المشار إليه أعلاه، وتبقى حقوق المحتوى والمعلومات
للمصدر الأصلي. قد يخضع النص لمعالجة أو ترجمة آلية قبل النشر.
