Учёные из Японии разработали транзистор, сохраняющий работоспособность при температуре до 600 градусов Цельсия. Такой компонент может найти применение в поверхностных зондах для Венеры, где плотная атмосфера из углекислого газа нагревается примерно до 460 градусов. Об этом сообщило издание Live Science.
Созданное устройство относится к полевым транзисторам с управляющим p-n-переходом (JFET). В отличие от распространённых MOSFET-транзисторов, JFET регулирует проводимость канала электрическим полем и не использует оксидный слой, который способен создавать помехи. Поэтому такие компоненты отличаются низким уровнем шума, хотя их сложнее уменьшать и масштабировать для массовой электроники.
Основой нового транзистора стал карбид кремния. Этот материал давно рассматривается для электроники, предназначенной для работы на Венере, однако прежние SiC-JFET сталкивались с недостаточной управляемостью и большими токами утечки. При нагреве свыше 350 градусов подложка становилась более проводящей, из-за чего ток мог проходить даже при выключенном транзисторе, а пороговое напряжение менялось более чем на два вольта.
Исследователи из Киотского университета применили конструкцию с нижним затвором, расположенным под проводящим каналом. Они также сформировали в карбиде кремния две легированные полупроводниковые области, которые служат барьерами для тока и не позволяют ему обходить канал в выключенном состоянии. По словам первого автора работы, доцента инженерного факультета Киотского университета Мицуaki Канэко, прежние подходы во многом основывались на принципах, разработанных для кремния, хотя карбид кремния обладает иными свойствами.
Испытания проводились при температурах от комнатной до 600 градусов Цельсия. Транзистор сохранял нормальную работу, а при температуре около 400 градусов ошибка порогового напряжения благодаря конструкции с нижним затвором не превышала 0,1 вольта. Результаты исследования опубликованы 17 августа в журнале APL Electronic Devices.
Разработку планируют использовать не только в космических зондах, но и в авиационных двигателях. Перед практическим применением устройство необходимо встроить в более сложные схемы, масштабировать до уровня пластины и проверить устойчивость всей конструкции к высоким температурам и давлению. Ранее NASA показывало, что интегральные схемы на основе SiC-JFET способны выдерживать 460 градусов Цельсия и давление 9,3 мегапаскаля в течение 60 дней.