bredbåndsgaphalvledere

Bredbåndsgap-halvledere er materialer med større båndgap enn silisium, typisk over cirka 2 eV. De mest kommersielt betydningsfulle bredbandgap-materialene er silisiumkarbid (SiC) og galliumnitid (GaN), mens galliumoksid (Ga2O3) og diamant også forskes aktivt på. Disse materialene gjør det mulig å utvikle elektronikk som tåler høyere spenninger, høy temperatur og høyere frekvenser enn tradisjonell silisiumsbasert teknologi.

Egenskaper og fordeler: bredbandgap-materialer har ofte høyere brytningsfelt og bedre termisk drift enn silisium, noe som muliggjør mindre, lettere og mer effektive kraftomformere. GaN og SiC gir god effektfrekvens og effektive kjøleløsninger for høy energiomforming, mens Ga2O3 har et svært stort båndgap og potensial for kostnadseffektive storområdesapperater. Diamant har svært høy termisk ledningsevne og potensial for ekstreme forhold, men er fortsatt i større grad i forsknings- og utviklingsfasen.

Teknologier og enheter: GaN-baserte power transistorer (HEMT) og SiC-baserte dioder og transistorer er allerede i kommersiell bruk i kraftomformere, ladeinfrastrukturer for elektriske kjøretøy, sol- og vindkraftinvertere og industrikontrollsystemer. Ga2O3 og diamant anses som lovende for fremtidige høystrøm- og høyfrekvensapplikasjoner, men har større utfordringer knyttet til dopingsmuligheter og produksjonsprosess.

Utfordringer og status: høye produksjonskostnader, begrenset tilgjengelighet av substrater og modenhet i dopingsystemer begrenser seg i dag til tidlig adopsjon. Likevel har effektivitet og ytelse i bredbandgap-halvledere gjort betydelige fremskritt siden 2000-tallet, og de anses som sentrale for fremtidens kraft- og RF-teknologi.