氧化镓器件新突破！光导开关击穿电压突破10000V

电子发烧友网综合报道  氧化镓器件又有新突破！深圳平湖实验室联合山东大学、杭州镓仁半导体等，成功研制出具备万伏级耐压能力的垂直结构氧化镓光导开关器件，这项成果于2026 年2月完成验证并正式发布，不仅让器件击穿电压突破10000V大关，更实现动态导通电阻低于10欧姆、电压转换效率超过 80%、开启响应时间进入亚纳秒量级的综合优异性能，标志着我国在全球范围内率先迈入氧化镓万伏级器件实用化阶段。

 

光导开关是脉冲功率技术、高电压高速控制等领域不可或缺的核心元器件，其核心价值在于依靠光信号实现对高压电路的通断控制，凭借光电隔离、响应迅速、抗电磁干扰能力强等独特优势，成为先进能源装备、特种电子系统与前沿科学研究中的关键部件。

 

在未受到光照时，作为器件核心基底的氧化镓材料处于高阻状态，能够可靠承受上万伏高压而不被击穿，当脉冲激光照射到器件表面时，光子会激发材料内部产生大量电子 - 空穴对，使其瞬间由高阻转变为低阻状态，电路快速导通，激光停止照射后，载流子迅速复合，器件恢复高阻阻断状态，而垂直结构的设计让电流垂直流通，电场分布更为均匀，在提升耐压水平的同时有效降低导通损耗，完美适配高压、高速、低损耗的应用需求。

 

氧化镓作为新一代超宽禁带半导体材料，是这款10kV光导开关能够实现性能突破的核心根基，其本征材料特性为万伏级器件提供了不可替代的支撑。氧化镓拥有极高的理论击穿场强，远超传统硅、碳化硅和氮化镓等材料，能够在更薄的材料层中实现万伏级耐压，从根源上降低器件导通电阻，同时它具备优异的光敏特性，能够对脉冲激光做出亚纳秒级的快速响应，保障开关的超快触发速度。

 

本次成果的实现，得益于镓仁半导体自主研发的高质量氧化镓半绝缘衬底，该公司不仅具备各尺寸衬底的规模化制备能力，更在 2026 年 3 月实现全球首个 8 英寸氧化镓同质外延生长，破解了氧化镓产业化的核心瓶颈，其衬底结晶质量、厚度均匀性与电学稳定性均达到国际领先水平，成为支撑万伏级器件工程化验证的关键基础，为高性能光导开关的研制筑牢了材料根基。

 

未来在高压直流输电智能化控制领域，10kV氧化镓光导开关能够实现快速投切与故障限流，提升柔性直流电网的稳定性与输电效率，降低系统损耗与复杂度；在大功率脉冲产生系统中，可提供纳秒级陡沿、万伏级高压的大电流脉冲，支撑电磁发射、强磁场装置等前沿科研设备运行；在先进粒子加速器领域，能够满足高精度、高稳定的超快高压脉冲调制需求，助力前沿物理研究突破；在国防高技术装备与先进能源装备中，可适配雷达、特种电源、新能源中高压并网、储能变流等场景，凭借强抗干扰能力与极端环境适应性，保障系统高效可靠运行。

 

从技术发展与产业落地的视角来看，10kV 氧化镓光导开关的成功研制，只是我国第四代半导体技术发展的重要起点，未来这项技术将朝着更高性能、更全场景、更规模化的方向持续迈进。

 

短期来看，科研团队将进一步推进万伏级器件的系列化开发，提升产品寿命、一致性与可靠性，推动8英寸氧化镓衬底与外延片稳定供给，在直流输电、脉冲源、先进加速器等领域落地示范工程；中长期来看，器件耐压水平将向 20kV 至 30kV 甚至更高目标突破，导通损耗与响应速度持续优化，随着衬底、外延、器件、封装、应用全链条实现自主可控，产业化成本不断降低，氧化镓光导开关将全面渗透到智能电网、新能源、航空航天、医疗放疗、大科学装置等更多关键领域，逐步成为高压功率器件的主流技术方案之一。