Электроника для экстремальных условий. В Японии был создан транзистор, работающий при 600 °C

Этот технологический прорыв открывает широкие возможности создания электроники нового поколения, предназначенной для эксплуатации в экстремальных условиях, где традиционные кремниевые компоненты теряют надежность и выходят из строя.

Карбид кремния уже давно считается одним из перспективных материалов для мощных полупроводниковых приборов благодаря своей способности выдерживать сильные электрические поля. Однако длительный переход от лабораторных экспериментов к практическому применению сдерживался двумя проблемами: сложностью контроля порогового напряжения переключения и значительными утечками тока при высоких температурах.

Для решения этих задач японские ученые усовершенствовали конструкцию полевого транзистора с p-n переходом (JFET). Они перенесли затвор под канал прохождения тока, создав структуру с нижним затвором. Это позволило снизить отрицательный эффект ионного каналирования и существенно повысить точность управления напряжением. Например, при температуре 400 °C (673 K) отклонение между расчетным и фактическим пороговым напряжением составляло менее 0,1 вольта.

Вторую проблему — нежелательную утечку тока через подложку материала — решили благодаря интеграции специальной изоляционной структуры на основе двойной ямы с p-n переходом. Обновленный транзистор продемонстрировал стабильную работу при температуре 600 °C (873 K), сохранив высокий коэффициент переключения между ведущим и непроводящим состояниями (более 1000).

По словам авторов исследования, технология позволит строить надежные интегральные схемы для авиационных двигателей, глубокого геотермального бурения и космических аппаратов для исследования далекого космоса. Использование таких полупроводников существенно снизит потребность в громоздких системах охлаждения и термозащиты.