질화갈륨을 사용하여 보다 에너지 효율적인 새로운 장치를 시연합니다.
날짜:
2022년 9월 6일
원천:
노스캐롤라이나 주립대학교
요약:
공학 연구자들은 이전 기술보다 에너지 효율이 높은 새로운 고전력 전자 장치를 만들었습니다. 이 장치는 제어된 방식으로 질화갈륨(GaN)을 '도핑'하는 고유한 기술로 가능합니다.
공학 연구자들은 이전 기술보다 에너지 효율이 높은 새로운 고전력 전자 장치를 만들었습니다. 이 장치는 제어된 방식으로 질화갈륨(GaN)을 "도핑"하는 고유한 기술로 가능합니다.
"많은 기술이 전력 변환을 필요로 합니다. 여기서 전력이 한 형식에서 다른 형식으로 전환됩니다."라고 이 연구에 대한 논문의 첫 번째 저자이자 전 박사 학위를 취득한 Dolar Khachariya가 말했습니다. 노스캐롤라이나 주립대학교 학생. "예를 들어, 기술은 전기 모터와 같이 AC를 DC로 변환하거나 전기를 일로 변환해야 할 수 있습니다. 그리고 모든 전력 변환 시스템에서 대부분의 전력 손실은 전력 스위치에서 발생합니다. 전력 변환 시스템을 만드는 전기 회로.
현재 Adroit Materials Inc의 연구원인 Khachariya는 "전력 스위치와 같은 보다 효율적인 전력 전자 장치를 개발하면 변환 과정에서 손실되는 전력의 양이 줄어듭니다. 이는 보다 지속 가능한 전력을 지원하는 기술을 개발하는 데 특히 중요합니다. 스마트 그리드와 같은 인프라."
논문의 공동 저자인 Ramón Collazo는 "여기서 우리의 작업은 전력 전자 장치의 에너지 손실을 줄일 수 있다는 것을 의미할 뿐만 아니라 기존의 실리콘 및 탄화규소 전자 장치에 비해 전력 변환 시스템을 더 작게 만들 수 있음을 의미합니다."라고 말했습니다. NC State의 재료 과학 및 공학 부교수. "이를 통해 자동차, 선박, 비행기 또는 스마트 그리드 전체에 분산된 기술과 같이 무게나 크기 제한으로 인해 현재 적합하지 않은 기술에 이러한 시스템을 통합할 수 있습니다."
2021년에 발표된 논문에서 연구원들은 이온 주입 및 활성화를 사용하여 GaN 재료의 표적 영역을 도핑하는 기술을 설명했습니다. 다시 말해서, 그들은 GaN 물질의 특정 영역에 불순물을 엔지니어링하여 해당 영역에서만 GaN의 전기적 특성을 선택적으로 수정했습니다.
새로운 논문에서 연구원들은 이 기술을 사용하여 실제 장치를 만드는 방법을 보여주었습니다. 특히, 연구원들은 JBS(Junction Barrier Schottky) 다이오드를 만들기 위해 선택적으로 도핑된 GaN 재료를 사용했습니다.
"JBS 다이오드와 같은 전력 정류기는 모든 전력 시스템에서 스위치로 사용됩니다."라고 Collazo는 말합니다. "그러나 역사적으로 도핑되지 않은 GaN의 전기적 특성은 JBS 다이오드의 아키텍처와 호환되지 않기 때문에 반도체 실리콘 또는 탄화규소로 만들어졌습니다. 그냥 작동하지 않습니다.
"우리는 GaN을 선택적으로 도핑하여 기능적인 JBS 다이오드를 생성할 수 있으며 이러한 다이오드가 기능적일 뿐만 아니라 기존 반도체를 사용하는 JBS 다이오드보다 전력 효율적인 변환을 가능하게 한다는 것을 입증했습니다. 예를 들어 기술적인 측면에서 당사의 GaN JBS는 기본 GaN 기판에 제작된 다이오드는 높은 항복 전압(915V)을 기록하고 낮은 온 저항을 기록합니다.
"우리는 현재 선택적으로 도핑된 GaN의 생산을 확대하기 위해 업계 파트너와 협력하고 있으며 이 재료를 사용하는 전력 장치의 보다 광범위한 제조 및 채택과 관련된 문제를 해결하기 위해 추가 파트너십을 찾고 있습니다."라고 Collazo가 말했습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/