Fujitsu गैलियम नाइट्राइड ट्रांजिस्टर की उत्पादन शक्ति को तीन गुना करता है

रडार अवलोकन क्षेत्र को बढ़ाने के लिए, इसके एम्पलीफायरों में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर की उत्पादन शक्ति को बढ़ाना आवश्यक है। लेकिन इस मामले में, उच्च वोल्टेज लगाने से ट्रांजिस्टर बनाने वाले क्रिस्टल को नुकसान हो सकता है। फुजित्सु वैज्ञानिकों ने एक क्रिस्टलीय संरचना विकसित की है जो हाई इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी ट्रांजिस्टर (HEMT) गैलियम नाइट्राइड (GaN) ट्रांजिस्टर के वर्तमान और वोल्टेज को बढ़ाता है, जिससे माइक्रोवेव ट्रांसमीटर में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर की उत्पादन शक्ति तीन गुना बढ़ जाती है। हम आपको लेख में नई तकनीक के विकास के बारे में अधिक बताएंगे।



GaN HEMT प्रौद्योगिकी का उपयोग मौसम संबंधी राडार जैसे उपकरणों के लिए एक शक्ति प्रवर्धक के रूप में किया जा सकता है - वैज्ञानिकों के अनुसार, इससे गरज के साथ धुंधलेपन का पता लगाने के लिए राडार अवलोकन क्षेत्र में 2.3 गुना वृद्धि होगी जो भारी वर्षा पैदा करता है। फ़ूजीत्सू ने दुनिया में सबसे अधिक ट्रांजिस्टर घनत्व 19.9 डब्ल्यू प्रति मिलीमीटर गेट की चौड़ाई पर प्राप्त किया, जो इंडियम, एल्यूमीनियम और गैलियम नाइट्राइड (InAlGaN) पर आधारित एक सुरक्षात्मक परत का उपयोग करके किया गया था।

अनुप्रयोग GaN HEMT

हाल के वर्षों में, GaN HEMT ट्रांजिस्टर का व्यापक रूप से रडार और वायरलेस संचार प्रणालियों में उच्च आवृत्ति बिजली एम्पलीफायरों के रूप में उपयोग किया गया है। यह माना जाता है कि वे स्थानीय वर्षा के सटीक पता लगाने के लिए मौसम संबंधी रडार में भी आवेदन प्राप्त करेंगे, साथ ही पांचवीं पीढ़ी के मोबाइल नेटवर्क (5G) के लिए मिलीमीटर-लहर वायरलेस संचार प्रणालियों में भी। मिलीमीटर तरंगों की तुलना में माइक्रोवेव की श्रेणी, जिसका उपयोग रडार और वायरलेस संचार प्रणालियों में किया जाता है, को GaN HEMT ट्रांजिस्टर के आधार पर उच्च-आवृत्ति एम्पलीफायरों की आउटपुट पावर बढ़ाकर किया जा सकता है।

Fujitsu 2000 के दशक की शुरुआत से GaN HEMT ट्रांजिस्टर पर शोध कर रहे हैं और वर्तमान में AlGaN HEMT ट्रांजिस्टर प्रदान करते हैं। वे GaN HEMT ट्रांजिस्टर की नई तकनीकी पीढ़ी बन जाएंगे जो उच्च घनत्व इलेक्ट्रॉनों के उपयोग के माध्यम से उच्च वोल्टेज संचालन प्रदान करते हैं।

नई तकनीक क्या प्रदान करती है?

पारंपरिक InAlGaN HEMT ट्रांजिस्टर में, गेट और नाली इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज इलेक्ट्रॉन आपूर्ति परत में था, और उच्च गतिज ऊर्जा के साथ बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होता है। नतीजतन, इन इलेक्ट्रॉनों ने परत की क्रिस्टल संरचना को नुकसान पहुंचाया। नतीजतन, ट्रांजिस्टर की अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज पर सीमा थी।


क्रिस्टल क्षति तंत्र और नई क्रिस्टल संरचना

नई AlGaN जुदाई परत का उपयोग करके, ट्रांजिस्टर में वोल्टेज को इलेक्ट्रॉन आपूर्ति परत और जुदाई परत पर वितरित किया जा सकता है। वोल्टेज की एकाग्रता को कम करके, क्रिस्टल संरचना में इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा में वृद्धि को दबा दिया जाता है, और इलेक्ट्रॉन आपूर्ति परत को नुकसान नहीं होता है, जो ऑपरेटिंग वोल्टेज को 100 वी तक बढ़ाने की अनुमति देता है।


नई GaN HEMT ट्रांजिस्टर संरचना और नई और पारंपरिक प्रौद्योगिकी के पावर आउटपुट की तुलना

भविष्य की योजना

ट्रांजिस्टर में उत्पन्न गर्मी को हीरा सब्सट्रेट के माध्यम से प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, जिसकी कनेक्शन तकनीक 2017 में फुजित्सु द्वारा विकसित की गई थी। जब क्रिस्टल संरचना वाले गाएन एचईएमटी ट्रांजिस्टर का वास्तविक परीक्षणों में परीक्षण किया गया था, तो उन्होंने 19.9 डब्ल्यू प्रति मिलीमीटर की गेट चौड़ाई की एक आउटपुट शक्ति दिखाई, जो पारंपरिक अल्गाएन / जीएएन एचईएमटी ट्रांजिस्टर की उत्पादन शक्ति का 3 गुना है।

नए विकास के बारे में विस्तृत जानकारी III-Nitrides (ISGN-7) विकास की अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी के हिस्से के रूप में प्रस्तुत की गई थी, जो कि पोलैंड के वारसॉ में 5 से 10 अगस्त तक आयोजित एक अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन था। फुजित्सु वित्त वर्ष 2020 तक 5G नेटवर्क पर आधारित रडार और वायरलेस सिस्टम जैसे अनुप्रयोगों के लिए एम्पलीफायरों का व्यावसायीकरण करने के लिए GaN HEMT ट्रांजिस्टर पर आधारित शक्ति एम्पलीफायरों के ताप प्रतिरोध और ऊर्जा प्रदर्शन का मूल्यांकन कर रहा है।

टिप्पणी:

1. गैलियम नाइट्राइड (GaN) एक अर्धचालक सामग्री है जिसमें सिलिकॉन (Si) और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) सहित पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों की तुलना में उच्च विखंडन वोल्टेज होता है।
2. उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता (उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर, एचईएमटी) के साथ ट्रांजिस्टर - चैनल ट्रांजिस्टर, जो दो अलग-अलग अर्धचालक पदार्थों के बीच की सीमा पर इलेक्ट्रॉनों की एक परत पर संचालित होता है। पारंपरिक अर्धचालकों की तुलना में इसकी परिचालन गति अधिक होती है।