“EPFL推出新型纳米晶体管 可在高压下保持低温状态”

盖亚克的电源转换器很棒，插上电脑、台灯、电视就能马上接通电源。 转换器能够将壁式插座输出的交流电准确地转换为电子产品所需的直流电。 但是，在这个过程中，平均会损失20%的能量。

(图像来源: epfl )

电源转换器在功率晶体管上工作，这是微型半导体模块，用于承受开关和高电压。 瑞士洛桑联邦理工学院( epfl )的工程师团队希望通过设计新奇的功率晶体管来提高转换器的效率。 新型晶体管设计基于对纳米级结构在高压应用中的反直观应用，可以在转换过程中降低热损失，特别适用于电动汽车和太阳能电池板等大功率应用。

电力电子器件面临的最大挑战是转换器的热耗散问题，这是高电阻等因素造成的。 epfl功率&宽带隙电子研究实验室( powerlab )的负责人elison matioli说:“我们每天都能看到你笔记本电脑充电器过热时等断电的例子。 ”。 在大电力APP中，这个问题更为严重。 “半导体模块的标称电压越高，电阻越大。 ”例如，电力损耗会缩短电动汽车的续航距离，降低可再生能源系统的效率。

据外国媒体报道，该研究小组开发了大幅降低电阻，降低大电力系统产生的热量的晶体管。 具体来说，是一直以来传来的晶体管的一半以下的电阻，但能够对应1000v以上的电压。 epfl技术包括两个重要的创新。

首先，为了分配电流，在组件中建立一些导电路径。 这就像在高速公路上增加新的车道使交通畅通，防止堵车一样。 研究人员luca nela说:“我们的多通道设计可以分散电流，减少电阻和过热现象。”

第二个创新是采用由氮化镓( gan )制成的纳米线，氮化镓是理想的功率应用半导体材料。 纳米线应用于高端智能手机和笔记本电脑等低功耗芯片，但尚未出现在高压APP应用中。 powerlab展示了直径15nm的纳米线，得益于独特的漏斗状结构，可以支持高电场和超过1000v的电压而不会被破坏。

基于这两个创新，晶体管可以在大功率系统中提供更高的转换效率。 matioli说:“我们利用倾斜纳米线建设样机，其性能是文献中最好的gan功率器件的两倍。”

预计目前该技术还处于实验阶段，大规模生产投入问题不大。 matioli说:“增加越来越多的通道不是问题，另外，这条纳米线的直径是英特尔制造的小型晶体管的两倍。” 这个小组已经为那个发明申请了一些专利。

随着电动汽车越来越受欢迎，对高压下高效工作的芯片的诉求将急剧增加。 这是因为它会转换为更长的续航距离。 目前有几家主要制造商表示有意与matioli合作，进一步开发该技术。