耐压能力近 4000V 超商用器件 5 倍、创新纪录，新型氮化镓晶体管有望用于电动汽车

9 月 3 日消息，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员开发出一种新型氮化镓晶体管，耐压能力接近 4,000 伏，创下该技术的新纪录，同时保持较低电阻。

这一器件有望用于人工智能（AI）数据中心、可再生能源系统、电动汽车等高压电力电子领域。相关研究于 8 月 28 日发表在《自然 · 电子学》杂志。

得益于氮化镓的晶体结构，内部电力将移动电子聚集成携带电流的薄片。然而，在传统的氮化镓晶体管中，这些电子片也是“阿喀琉斯之踵”：当器件关闭时，带负电的电子被推离电流通路，留下正电荷，而没有匹配的负电荷。这种不平衡将电压集中在器件的单一点，产生强烈的电场，从而触发击穿。

该团队设计了晶体管的氮化镓层，使得第二层正电荷在电子片旁边自然形成，从而产生匹配的正负电荷。因此，当器件关闭时，多余的电荷不会积累，使电压能够均匀分布在晶体管上 —— 就像一个人躺在冰面上，把重量分散开来。

创新的平衡设计使该晶体管能够承受商用氮化镓器件 5 倍以上的电压，而商用氮化镓器件的击穿电压约为 600–650V。

此外，该团队展示了在电子元件中增加多条导电通道的设计，从而分配电流以减少电阻和过热，就像增加高速公路车道让交通更顺畅，防止交通堵塞。该团队的下一步目标是结合这两种方法，解决下一代电力电子面临的双重挑战：安全处理极高电压，同时最大限度减少电阻及其能量损失。

附论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41928-026-01691-4