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電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道氧化鎵器件又有新突破！深圳平湖實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合山東大學(xué)、杭州鎵仁半導(dǎo)體等，成功研制出具備萬(wàn)伏級(jí)耐壓能力的垂直結(jié)構(gòu)氧化鎵光導(dǎo)開(kāi)關(guān)器件，這項(xiàng)成果于2026 年2月完成驗(yàn)證并正式發(fā)布，不僅讓器件擊穿電壓突破10000V大關(guān)，更實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻低于10歐姆、電壓轉(zhuǎn)換效率超過(guò) 80%、開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間進(jìn)入亞納秒量級(jí)的綜合優(yōu)異性能，標(biāo)志著我國(guó)在全球范圍內(nèi)率先邁入氧化鎵萬(wàn)伏級(jí)器件實(shí)用化階段。

光導(dǎo)開(kāi)關(guān)是脈沖功率技術(shù)、高電壓高速控制等領(lǐng)域不可或缺的核心元器件，其核心價(jià)值在于依靠光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電路的通斷控制，憑借光電隔離、響應(yīng)迅速、抗電磁干擾能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為先進(jìn)能源裝備、特種電子系統(tǒng)與前沿科學(xué)研究中的關(guān)鍵部件。

在未受到光照時(shí)，作為器件核心基底的氧化鎵材料處于高阻狀態(tài)，能夠可靠承受上萬(wàn)伏高壓而不被擊穿，當(dāng)脈沖激光照射到器件表面時(shí)，光子會(huì)激發(fā)材料內(nèi)部產(chǎn)生大量電子 - 空穴對(duì)，使其瞬間由高阻轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，電路快速導(dǎo)通，激光停止照射后，載流子迅速?gòu)?fù)合，器件恢復(fù)高阻阻斷狀態(tài)，而垂直結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)讓電流垂直流通，電場(chǎng)分布更為均勻，在提升耐壓水平的同時(shí)有效降低導(dǎo)通損耗，完美適配高壓、高速、低損耗的應(yīng)用需求。

氧化鎵作為新一代超寬禁帶半導(dǎo)體材料，是這款10kV光導(dǎo)開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)性能突破的核心根基，其本征材料特性為萬(wàn)伏級(jí)器件提供了不可替代的支撐。氧化鎵擁有極高的理論擊穿場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅、碳化硅和氮化鎵等材料，能夠在更薄的材料層中實(shí)現(xiàn)萬(wàn)伏級(jí)耐壓，從根源上降低器件導(dǎo)通電阻，同時(shí)它具備優(yōu)異的光敏特性，能夠?qū)γ}沖激光做出亞納秒級(jí)的快速響應(yīng)，保障開(kāi)關(guān)的超快觸發(fā)速度。

本次成果的實(shí)現(xiàn)，得益于鎵仁半導(dǎo)體自主研發(fā)的高質(zhì)量氧化鎵半絕緣襯底，該公司不僅具備各尺寸襯底的規(guī)?；苽淠芰?，更在 2026 年 3 月實(shí)現(xiàn)全球首個(gè) 8 英寸氧化鎵同質(zhì)外延生長(zhǎng)，破解了氧化鎵產(chǎn)業(yè)化的核心瓶頸，其襯底結(jié)晶質(zhì)量、厚度均勻性與電學(xué)穩(wěn)定性均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，成為支撐萬(wàn)伏級(jí)器件工程化驗(yàn)證的關(guān)鍵基礎(chǔ)，為高性能光導(dǎo)開(kāi)關(guān)的研制筑牢了材料根基。

未來(lái)在高壓直流輸電智能化控制領(lǐng)域，10kV氧化鎵光導(dǎo)開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)快速投切與故障限流，提升柔性直流電網(wǎng)的穩(wěn)定性與輸電效率，降低系統(tǒng)損耗與復(fù)雜度；在大功率脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)中，可提供納秒級(jí)陡沿、萬(wàn)伏級(jí)高壓的大電流脈沖，支撐電磁發(fā)射、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置等前沿科研設(shè)備運(yùn)行；在先進(jìn)粒子加速器領(lǐng)域，能夠滿足高精度、高穩(wěn)定的超快高壓脈沖調(diào)制需求，助力前沿物理研究突破；在國(guó)防高技術(shù)裝備與先進(jìn)能源裝備中，可適配雷達(dá)、特種電源、新能源中高壓并網(wǎng)、儲(chǔ)能變流等場(chǎng)景，憑借強(qiáng)抗干擾能力與極端環(huán)境適應(yīng)性，保障系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行。

從技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)落地的視角來(lái)看，10kV 氧化鎵光導(dǎo)開(kāi)關(guān)的成功研制，只是我國(guó)第四代半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的重要起點(diǎn)，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)將朝著更高性能、更全場(chǎng)景、更規(guī)?；姆较虺掷m(xù)邁進(jìn)。

短期來(lái)看，科研團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步推進(jìn)萬(wàn)伏級(jí)器件的系列化開(kāi)發(fā)，提升產(chǎn)品壽命、一致性與可靠性，推動(dòng)8英寸氧化鎵襯底與外延片穩(wěn)定供給，在直流輸電、脈沖源、先進(jìn)加速器等領(lǐng)域落地示范工程；中長(zhǎng)期來(lái)看，器件耐壓水平將向 20kV 至 30kV 甚至更高目標(biāo)突破，導(dǎo)通損耗與響應(yīng)速度持續(xù)優(yōu)化，隨著襯底、外延、器件、封裝、應(yīng)用全鏈條實(shí)現(xiàn)自主可控，產(chǎn)業(yè)化成本不斷降低，氧化鎵光導(dǎo)開(kāi)關(guān)將全面滲透到智能電網(wǎng)、新能源、航空航天、醫(yī)療放療、大科學(xué)裝置等更多關(guān)鍵領(lǐng)域，逐步成為高壓功率器件的主流技術(shù)方案之一。

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