山大团队成功研发1800V高压氮化镓晶体管

氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）因具备高电子迁移率及高临界击穿场强等特性，目前已在650V以下的低压消费类快充领域获得大规模商用。不过，在光伏逆变器和电动汽车等中高压应用环境中，器件栅漏区域存在严重的电场集中现象，容易引发提前击穿，这成为限制其进一步发展的核心技术瓶颈。虽然采用终端或场板技术能够在一定程度上缓解该问题，但会推高制造成本并增加工艺难度。极化超结（PSJ）技术能够借助电荷补偿效应使栅漏区电场分布更加均匀，从而为提升器件击穿电压带来新方向。然而据此前报道，现有的GaN PSJ-HEMT大多属于耗尽型（D-mode），其常开特性不仅抬高了电路设计成本与复杂性，还对系统的长期可靠性造成了严峻挑战。

为破解上述产业技术难题，山东大学集成电路学院刘超教授团队与远山半导体展开合作，在高压GaN功率晶体管研发方面获得显著成果。双方成功开发出耐压达1800V、输出电流超20A的增强型（E-mode）GaN PSJ-HEMT。这项题为“1800V/20A E-mode GaN PSJ-HEMTs”的研究论文，已被电子器件领域的知名期刊《IEEE Electron Devices Letters》收录。该论文的第一作者为山东大学集成电路学院研究生王紫薇，通讯作者为刘超教授。

在具体技术实现上，研发团队依托p-GaN栅极结构进行设计，并结合远山半导体特有的高耐压GaN PSJ技术，达成了器件栅漏区域的极化电荷平衡。这一创新在维持器件常关特性的基础上，实现了逾1800V的击穿电压与超20A的电流输出。测试数据显示，该器件的比导通电阻仅为4.6mΩ·cm²，巴利加优值（BFOM）高达785MW/cm²以上。在具备安培级电流输出能力的增强型GaN HEMT产品中，该性能指标位居前列，充分展现了增强型PSJ-HEMT在中高压场景下的应用前景。

这种增强型PSJ-HEMT技术方案有效免除了耗尽型器件必须使用负压关断的电路设计限制。它不仅降低了系统的整体复杂性并增强了运行可靠性，还最大程度地释放了氮化镓材料在高压和高功率领域的固有优势。此次1800V/20A增强型GaN PSJ-HEMT的成功研制，为大功率氮化镓器件的后续开发指明了可行路径并提供了关键技术支撑。