单颗器件实现 550V 击穿电压和 0.8A 电流，并实现 200V/1A 开关操作

单颗器件实现 550V 击穿电压和 0.8A 电流，并实现 200V/1A 开关操作

日本初创公司 Power Diamond Systems 推进了其专有的金刚石 MOSFET 技术，并在世界上首次在基于金刚石的器件中，于单颗器件上实现了 550V 的击穿电压和 0.8A 的漏极电流。

此外，该公司使用同一器件成功演示了 200V / 1A 的开关操作，声称这确立了迄今为止报道的最高性能水平。这是金刚石半导体功率器件走向实际应用的重要里程碑。

这项名为《具有安培级电流能力和 550V 击穿电压的场板多指金刚石 MOSFET》（Field plate multi-finger diamond MOSFET with ampere-class current capability and breakdown voltage of 550 V）的研究于 2026 年 2 月 24 日被《应用物理快报》（Applied Physics Express）接受发表，并已在线发布。

金刚石半导体具有卓越的材料特性，包括宽禁带、极高的介电击穿场强以及极佳的热导率，使其成为一种有前途的下一代功率器件材料，有望超越硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等传统半导体。

然而，对于实际应用而言，同时实现高击穿电压和低导通电阻仍然是一个关键的技术挑战。特别是从提高击穿电压的角度来看，栅极边缘的电场集中限制了漏源击穿电压。

此外，要实现器件评估所需的高电流能力和开关特性，通常需要减小每个器件的有效面积，并将大量小型器件并联连接。

在这项研究中，Power Diamond Systems 通过引入场板结构（field-plate structure），推进了其金刚石 MOSFET 平台技术，该结构抑制了栅极边缘的电场集中，从而实现了更高的击穿电压。同时，该公司增加了器件面积以实现高电流操作，从而在不依赖于并联连接许多小型器件（这是之前方法的一个限制）的情况下实现了大电流驱动。

结果，单颗金刚石 MOSFET 成功实现了 550V 的器件击穿电压和 0.8A 的漏极电流。该公司表示，这一结果证明了其包括场板结构在内的器件设计和工艺技术的有效性。

此外，使用同一器件，研究团队实现了 200V / 1A 的开关操作，这是全球首次在金刚石 MOSFET 中展示此类性能。该公司表示，这一成就表明金刚石功率器件已从静态特性评估阶段进展到实际开关操作的验证阶段。

Power Diamond Systems 还建立了一套稳定的制造工艺，能够可重复地生产器件，展示了该技术的可靠性以及向实际应用稳步迈进的进展。

展望未来，该公司将通过与日本及海外的研究机构和行业合作伙伴合作，进一步加强技术开发和应用开发，旨在加速金刚石半导体器件的社会应用。

部分工作得到了日本新能源和产业技术开发组织（NEDO）委托项目（项目编号：JPNP14004）以及日本文部科学省（MEXT）“日本材料和纳米技术先进研究基础设施”计划的支持。

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