Japońscy naukowcy tworzą tranzystor SiC działający w 600°C: Przełom dla technologii kosmicznej i turbin gazowych!

Badacze z Uniwersytetu Kioto (Kyoto University) opracowali tranzystor na bazie węglika krzemu (SiC), który zachowuje wydajność przy temperaturze 600 °C. Istotny jest nie tylko rekord temperaturowy: urządzenie zostało wykonane przy użyciu implantacji jonowej — powszechnej metody domieszkowania w przemyśle półprzewodnikowym. To potencjalnie ułatwia adaptację tej technologii do istniejących procesów produkcyjnych.

Zwykłe krzemowe układy scalone napotykają poważne ograniczenia przy temperaturach powyżej około 250 °C. Dlatego elektronikę trzeba chronić przed ciepłem lub umieszczać z dala od jego źródła. Węglik krzemu jest znacznie lepiej przystosowany do ekstremalnych warunków, jednak tworzenie stabilnej logiki na jego bazie ma swoje trudności.

Co zmienili japońscy inżynierowie

Zespół opracował SiC JFET z dolnym położeniem bramki i podwójną strukturą izolującą. Pierwsza część konstrukcji pomaga zrekompensować efekt kanałowania przy implantacji jonowej, przez co domieszki przenikają głębiej niż zaplanowano.

W tradycyjnej konstrukcji różnica między obliczonym a rzeczywistym napięciem progowym przekraczała 2 V. Nowy schemat przy 400 °C zmniejszył ją do mniej niż 0,1 V. Podwójna struktura również pozwoliła walczyć z prądami upływu przez podłoże SiC przy silnym nagrzewaniu.

Od silników odrzutowych po Wenus

Takie tranzystory w przyszłości mogą być stosowane w turbinach gazowych, silnikach odrzutowych i technice kosmicznej. Innym scenariuszem są urządzenia do badania Wenus, gdzie temperatura powierzchni wynosi około 460 °C. Elektronika zdolna do działania w takich warunkach może potencjalnie zmniejszyć zależność od złożonych systemów termoizolacji.

Do procesorów spokojnie działających przy 600 °C, jednak jeszcze daleko. Obecny tranzystor zalicza się do typu normally-on i przewodzi prąd bez napięcia sterującego. Następnym zadaniem badaczy jest stworzenie elementów typu normally-off i energooszczędnych schematów logicznych. Trzeba także sprawdzić długoterminową niezawodność i opracować obudowy oraz połączenia, które wytrzymają porównywalne temperatury.

Praca została opublikowana 17 sierpnia 2026 roku w czasopiśmie naukowym APL Electronic Devices.

Źródło: Kyoto University