Introducción en el mercado de transistores de GaN
La superioridad del GaN surge de unas propiedades materiales y electrónicas únicas que lo hacen muy atractivo para su integración en aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Además de operar a mayor tensión y corriente, la capacidad de conmutación de los transistores de GaN es diez veces superior a la de sus equivalentes de silicio. Los transistores de alta movilidad de electrones a base de GaN han mejorado hasta en diez veces la densidad de potencia generada en las frecuencias de microondas. Aunque el rendimiento conseguido revela un potencial tremendo del GaN en diversas aplicaciones, los dispositivos a base de este compuesto aún no han reemplazado a las tecnologías actuales debido a la inadecuación de las soluciones planteadas frente a determinadas dificultades técnicas, por ejemplo el atrapamiento de electrones. Beneficiándose de los recursos investigativos del laboratorio III-V en Francia, un grupo de investigadores financiado con fondos europeos hizo uso de equipos avanzados para entender el origen y los mecanismos físicos que condicionan los efectos de atrapamiento. Durante el desarrollo del proyecto «Advanced characterisation of electronic properties of gallium nitride based devices» (ELEGAN), el equipo científico averiguó que la influencia de las trampas es mayor en los transistores que operan a alta frecuencia, mientras que en transistores basados en películas finas de GaN desarrolladas sobre materiales como el nitruro de silicio, la corriente de drenaje disminuyó notablemente gracias a los efectos del atrapamiento. En última instancia, la potencia de salida quedaba condicionada por variaciones de tensión y el denominado colapso de corriente. En base a estos hallazgos, el personal del proyecto ELEGAN preparó transistores con barras de alimentación a base de GaN según el principio de operación por corte en canal cuando no se aplica tensión entre la puerta y la fuente («normally-off»). La operación «normally-off» era la deseada para la primera generación industrial de vehículos eléctricos diseñados en el seno del proyecto «Nanoelectronics for an energy-efficient electric car» (E3CAR). Además, los transistores de barra de alimentación desarrollados consiguieron unas corrientes de drenaje desconocidas hasta ahora. Los transistores a base de GaN no sólo demostraron las características necesarias para soportar los diseños de gestión de potencia y suministro eléctrico avanzado que exige el proyecto E3CAR. ELEGAN, también evidenció que la penetración del GaN en el mercado parece factible en un futuro cercano y ofrece nuevas posibilidades para la industria europea de los semiconductores.
Palabras clave
Transistores, componentes electrónicos, nitruro de galio, silicio, coche eléctrico
