Galyum Nitrit (GaN) isimli egzotik materyal güç elektronikleri için sıradaki yarı iletken oluşumunda silikondan daha çok verimlilik sağlamak için hazırlandı.
2013’te The Department of Energy (DOE)(Amerikan Enerji Bakanlığı) ‘ye güç elektroniklerinde GaN araştırmaları için dünya çapındaki enerji tüketimi azaltmada bu materyalin potansiyeli gerekçe gösterilerek 140 milyon dolarlık meblağın yaklaşık olarak yarısı verilmiştir. Şimdi ise MIT Cambridge Elektronik Inc. (CEI) data merkezlerindeki, elektrikli arabalardaki ve tüketici cihazlarındaki enerji kullanımını 2025 yılına kadar %10 ile %20 arasında azaltacağına inanılan , bir seri GaN transistorları ve elektronik güç devrelerini duyurdu.
Güç elektronikleri, elektriği daha yüksek ve daha düşük gerilimlere dönüştüren veya farklı akımları dönüştürmekte sıkça bir teknolojidir – örneğin laptop içindeki güç adaptörü, ya da voltajı dönüştürmek ve tüketicilere elektrik dağıtmak için kullanılan trafolar gibi. Bu güç elektroniği sistemlerinin çoğu voltajı düzenleyen açma ve kapama silikon sensörlerine bağlıdır ama hız ve rezistans kısıtlamaları nedeniyle enerjiyi ısı olarak israf ediyor.
Şirkete göre ,CEI GaN transistörleri silikon bazlı transistorların en az onda bir rezistansına sahip. Bu çok daha yüksek enerji verimliliği sağlar ve kat kat daha hızlı frekans değiştirmeye olanak verir – bu demek oluyor ki güç elektronikleri sistemleri ile bu bileşenler daha küçük olarak yapılabilir. CEI bu transistorlarını kullanarak, veri merkezlerini daha düşük enerji yoğunluklu, elektrikli arabaları daha ucuz ve daha güçlü, laptop güç adaptörler boyutunu üçte bir oranda veya bilgisayar içine sığabilecek yeterlikte daha küçük yapmasına imkan sağlayacak.
CEI kurucu ortaklarından, MITelektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimleri öğretim üyesi profesör Tomas Palacios “Bu elektronik cihazları değiştirmek ve Dünya’da enerjinin nasıl kullanılmasına gerçek bir etki yapacak ,hayatta bir kere ele geçecek bir fırsattır.”
GaN transistorların silikonlara göre birkaç önemli faydaları var olsa da güvenlik sakıncaları ve pahalı üretim yöntemleri büyük ölçüde onları piyasa dışında tutmuştur. Ama Palacios, Lu, Saadat ve diğer MIT araştırmacıları 2000’li yılların sonlarında yapılan tasarım yenilikleri ile bu sorunların üstesinden gelmeyi başardı.
Güç transistorları, kapalı olduğunda yüksek gerilimleri durdurmak ve açık olduğunda yüksek akım akışı sağlamak için dizayn edilmiştir. Devrelerin bozulması yada hata yapması durumunda, kısa devre ve diğer sorunları önlemesi acısından transistorların otomatik olarak “kapalı” konuma ayarlanması, silikon güç transistorlarının önemli bir özelliğidir.
Ama GaN transistörleri genellikle ,otomatik olarak açıktır ve bunun anlamı, onlar normal olarak daima akım akışına izin verecektir ki bu tarihi olarak düzeltilmesi zor bir sorun olarak kalmıştır. MIT Microsystems Technology Laboratory kaynakları kullanılarak araştırmacılar – DOE hibe ve Department of Defense tarafından desteklenen – materyalin yapısını “normal olarak kapalı” olarak modifiye ederek GaN transistörleri geliştirdiler.
Kaynak:
http://newsoffice.mit.edu/2015/gallium-nitride-electronics-silicon-cut-energy-0729
