近期，北京大学团队研发增强型 p 型栅氮化镓（GaN）晶体管，并首次在高达 4500V 工作电压下实现低动态电阻工作能力。相关论文发表在美国旧金山举办的 IEEE 国际电子元件会议（International Electron Devices Meeting，IEDM）上，题目为《具有超低动态电阻的 6500V 有源钝化氮化镓 p 型栅高电子迁移率晶体管》（6500-V E-mode active-passivation p-GaN gate HEMT with ultralow dynamic RON）。

研究人员在 GaN 功率器件的表面引入新型有源钝化结构，迅速中和表面电荷，解决了动态电阻问题，同时利用栅极电压的场效应作用，重新在沟道中产生高浓度的电子，保持正常的电荷浓度。同时，他们发现当p 型层足够薄时可被耗尽，器件从而实现超高的耐压能力，在蓝宝石衬底成功制备具有该结构的新型器件。所制备的器件击穿电压得到大幅度提升，实现大于 6500V 的耐压能力。通过提供低成本的增强型 GaN 功率器件解决方案，攻克了制约 GaN 功率器件近 30 年的动态电阻难题，打破了“GaN 功率器件不适用于千伏级工业电子应用”的固有观念。具体来说，在 4500V 工作电压下，超高压 GaN 功率器件的动态电阻退化仅为 2%。与之对比的是，同一晶圆上的传统器件在 500V 工作电压下，动态电阻退化已超过 100%。该技术有望为新能源汽车、轨道交通、电力传输、分布式储能、清洁能源、数据中心电源等应用设备提供高效率、轻量化、小型化的能源管理系统。

有业内人士分析，该技术不仅攻克了制约 GaN 功率器件近 30 年的动态电阻难题，还打破了“GaN 功率器件不适用于千伏级工业电子应用”的固有观念。

这是因为传统 GaN 功率器件不仅受限于击穿电压的电压等级，在高压工作环境下，还具有动态电阻退化特征。在650V 电压等级下，业界通常采用 3 至 4 个场板结构将GaN 功率器件的动态电阻退化控制在可接受程度，但要想实现 6500V及以上 的 GaN 功率器件应用，成本负荷巨大。

然而，北京大学团队的技术突破颠覆了“业界共识”。

他们研究发现GaN 功率器件具有“动态阈值电压”特性，这说明 GaN 器件跟SiC器件类似，阈值电压本质上是动态变化的，而非由材料缺陷所导致；动态电阻退化源于器件表面的陷阱电荷长时间与下方的沟道的载流子相互排斥。