Применение подложек из нитрида галлия позволяет избежать сложных цифровых схем коррекции, минимизировать потери энергии и сократить размеры высокочастотного оборудования
Mitsubishi Electric впервые продемонстрировала значительное снижение частотной дисперсии в транзисторах на основе нитрида галлия (GaN) благодаря использованию подложек из того же материала. Компания также выяснила, как нарушения в кристаллической структуре влияют на возникновение данного эффекта.
В традиционных GaN-транзисторах слой нитрида галлия создаётся на подложке из карбида кремния (SiC), который эффективно отводит тепло. Тем не менее, из-за различий между материалами в процессе выращивания слоя возникают дефекты кристаллической решётки. При работе на высоких частотах они мешают движению электронов и приводят к частотной дисперсии — изменению электрических характеристик в зависимости от частоты сигнала. Это, в свою очередь, вызывает нестабильную работу транзистора.
Для компенсации этого эффекта в существующих системах необходимо использовать сложные цифровые схемы коррекции, что увеличивает размеры оборудования и потери энергии. Mitsubishi Electric исследовала поведение транзисторов с GaN-подложками с использованием нового метода анализа электрических цепей, который учитывает отклик дефектов материала.
Работа над проектом ведётся с 2024 года в рамках инициативы Министерства окружающей среды Японии по ускорению внедрения компонентов и материалов, направленных на сокращение выбросов CO₂.
Компания доказала, что применение GaN-подложки позволяет значительно снизить частотную дисперсию и обеспечить более стабильные характеристики на различных частотах. Это поможет упростить корректирующие схемы и снизить энергопотребление высокочастотных устройств.
Среди возможных областей применения — промышленные микроволновые установки для переработки пластиковых отходов в химические сырьё, базовые станции 5G и 6G, а также радиолокационные системы. Результаты будут представлены на Международном семинаре по нитридным полупроводникам IWN2026 с 8 по 13 ноября в японском Кумамото.
Источник