瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）电力与宽禁带电子学研究实验室，研发出基于内禀极化超结（iPSJ）架构的新型氮化镓（GaN）功率器件，其中晶体管原型击穿耐压超过3.4 kV；同架构肖特基二极管击穿电压可达3.9 kV，器件同时维持较低导通电阻。相关研究成果8月28日正式发表于《自然·电子学》期刊，器件基于低成本硅衬底制备，面向AI数据中心、新能源系统、电动汽车等高压电力电子场景提供新的器件方案。
当前商用氮化镓功率器件主流击穿电压集中在600‑650伏，高压工况下器件内部电场容易局部集中，造成器件提前击穿失效，这也是氮化镓难以大规模挺进数千伏高压赛道的核心瓶颈。本次研究没有采用传统掺杂方式实现电荷平衡，而是充分利用氮化镓材料本身固有的极化效应，在器件内部同时形成二维电子气与二维空穴气，依靠两层电荷互相抵消，让电场在器件内部均匀分布，规避局部电场尖峰，以此实现耐压大幅提升，同时省去漂移区的刻意掺杂工序，提升器件高温工况稳定性。
实验测试数据显示，该架构下肖特基二极管实现3.9 kV击穿电压，比市面主流商用氮化镓器件耐压提升5倍以上，比导通电阻低至4.7毫欧·平方厘米；在125℃高温条件下，二极管依旧可以维持3.3 kV以上耐压水平，适配工业、车规高温运行环境。同架构晶体管原型击穿电压超过3.4 kV。
从应用端来看，AI数据中心高压供电变换、光伏风电高压变流器、高压车载电力系统，都需要同时兼顾高耐压、低损耗、小型化的功率开关器件。传统方案更多依靠碳化硅器件，本次硅基氮化镓高压器件取得突破，未来有望提供成本备选路径。
（集邦化合物半导体整理）
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