Η πρώτη μονάδα ισχύος 1 MW που βασίζεται στο οξείδιο του γαλλίου (Ιnteresting Εngineering)

Μια σημαντική εξέλιξη στον τομέα των ημιαγωγών ισχύος παρουσιάζει η ιστοσελίδα Interesting Engineering, σύμφωνα με δημοσίευμα του Atharva Gosavi στις 10 Νοεμβρίου 2026. Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ και το Center for Advanced Semiconductors and Integrated Circuits κατασκεύασε την πρώτη στον κόσμο μονάδα ημιαγωγών υπερευρέος ενεργειακού χάσματος (ultrawide-bandgap), η οποία έφτασε σε ισχύ αιχμής 1 megawatt. Το επίτευγμα βασίζεται στη χρήση οξειδίου του γαλλίου (gallium oxide) και μπορεί να αποτελέσει σημαντικό βήμα για την ανάπτυξη συστημάτων που διαχειρίζονται εξαιρετικά υψηλές ηλεκτρικές ισχείς.

Έξι μικροτσίπ πέτυχαν ισχύ αιχμής 1 megawatt

Η νέα μονάδα αποτελείται από έξι μικροτσίπ οξειδίου του γαλλίου, τα οποία υποβλήθηκαν σε επαναλαμβανόμενες δοκιμές μεταγωγής σε εργαστηριακές συνθήκες.

Συγκεκριμένα, το σύστημα κατάφερε να διαχειριστεί τάση 1.000 Volt και ένταση ρεύματος 1.000 Ampere, με ρυθμό μεταγωγής 1.000 φορές ανά δευτερόλεπτο. Ο συνδυασμός αυτών των επιδόσεων οδήγησε σε ισχύ αιχμής 1 megawatt.

Στην προσπάθεια συμμετείχαν επίσης ερευνητές από το Virginia Tech και το Πανεπιστήμιο Nanjing, οι οποίοι συνέβαλαν στην αντιμετώπιση δύο βασικών τεχνικών προκλήσεων: της διαχείρισης της θερμότητας και της ηλεκτρικής καταπόνησης που προκαλούν οι υψηλές τάσεις.

Το οξείδιο του γαλλίου θεωρείται ιδιαίτερα υποσχόμενο υλικό για εφαρμογές υψηλής τάσης, καθώς μπορεί να αντέξει ισχυρά ηλεκτρικά πεδία. Ωστόσο, παρουσιάζει ένα σημαντικό μειονέκτημα: δεν μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα, γεγονός που δυσκολεύει τη χρήση του σε συστήματα πολλαπλών μικροτσίπ.

Νέα προσέγγιση στην ψύξη και τη μόνωση των μικροτσίπ

Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της υπερθέρμανσης, οι ερευνητές ανασχεδίασαν τη θερμική διαδρομή της μονάδας, φέρνοντας το σημείο παραγωγής θερμότητας, δηλαδή την ενεργό επαφή του ημιαγωγού, πιο κοντά στο σύστημα ψύξης.

Με αυτόν τον τρόπο, η θερμότητα μπορεί να απομακρύνεται αποτελεσματικότερα από το εσωτερικό του μικροτσίπ, περιορίζοντας έναν από τους σημαντικότερους περιορισμούς του συγκεκριμένου υλικού.

Παράλληλα, προστέθηκε ένα μονωτικό στρώμα υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς, το οποίο συμβάλλει στην ανακατανομή του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τη συσκευή. Η συγκεκριμένη παρέμβαση ενισχύει την ικανότητα της μονάδας να λειτουργεί υπό υψηλές τάσεις, βελτιώνοντας τη συνολική ηλεκτρική της αντοχή.

«Η εργασία μας δείχνει ότι οι θερμικοί περιορισμοί του οξειδίου του γαλλίου δεν εμποδίζουν απαραίτητα την επίτευξη εξαιρετικά υψηλών επιπέδων ισχύος», δήλωσε ο καθηγητής Zhang.

Οι πιθανές εφαρμογές της τεχνολογίας είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Μεταξύ άλλων, περιλαμβάνουν συστήματα προστασίας ηλεκτρικών δικτύων, προηγμένο ιατρικό εξοπλισμό, επιταχυντές σωματιδίων και πειράματα πυρηνικής σύντηξης.

Η δυνατότητα δημιουργίας μικρότερων και ισχυρότερων ηλεκτρονικών συστημάτων, ικανών να παρέχουν σύντομους αλλά εξαιρετικά έντονους παλμούς ηλεκτρικής ενέργειας, θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη τεχνολογιών που απαιτούν τεράστια στιγμιαία ισχύ.

Το επίτευγμα αποτελεί ένα σημαντικό βήμα για την αξιοποίηση του οξειδίου του γαλλίου σε εφαρμογές υψηλής ισχύος, αποδεικνύοντας ότι με κατάλληλο θερμικό και ηλεκτρικό σχεδιασμό μπορούν να ξεπεραστούν ορισμένοι από τους βασικούς περιορισμούς του υλικού.

www.worldenergynews.gr