Електроніка для екстремальних умов. У Японії створили транзистор, що працює за температури 600 °C

Цей технологічний прорив відкриває широкі можливості для створення електроніки нового покоління, призначеної для експлуатації в екстремальних умовах, де традиційні кремнієві компоненти втрачають надійність і виходять з ладу.

Карбід кремнію вже давно вважається одним із перспективних матеріалів для потужних напівпровідникових приладів завдяки своїй здатності витримувати сильні електричні поля. Однак тривалий перехід від лабораторних експериментів до практичного застосування стримувався двома проблемами: складністю контролю порогової напруги перемикання та значними витоками струму за високих температур.

Для вирішення цих завдань японські вчені вдосконалили конструкцію польового транзистора з p-n-переходом (JFET). Вони перемістили затвор під канал проходження струму, створивши структуру з нижнім затвором. Це дозволило зменшити негативний ефект іонного каналювання та суттєво підвищити точність керування напругою. Наприклад, за температури 400 °C (673 K) відхилення між розрахунковою та фактичною пороговою напругою становило менше ніж 0,1 вольта.

Другу проблему — небажаний витік струму через підкладку матеріалу — вирішили завдяки інтеграції спеціальної ізоляційної структури на основі подвійної ями з p-n-переходом. Удосконалений транзистор продемонстрував стабільну роботу за температури 600 °C (873 K), зберігши високий коефіцієнт перемикання між провідним і непровідним станами (понад 1000).

За словами авторів дослідження, ця технологія дозволить створювати надійні інтегральні схеми для авіаційних двигунів, систем глибокого геотермального буріння та космічних апаратів для дослідження далекого космосу. Використання таких напівпровідників суттєво зменшить потребу в громіздких системах охолодження та теплозахисту.