Электроны в транзисторе похожи на машины на горной дороге. Если дорога ровная и без пробок, машины едут быстро. Если впереди крутой поворот, они тормозят и могут попасть в аварию. В новом транзисторе из оксида галлия дорога для электронов сделана очень ровной, поэтому они летят свободно и не теряют скорость.
Чтобы дорога стала ровной, электроны собрали в тонкий слой толщиной в несколько атомов. Этот слой называют двумерным электронным газом. Примесь, которая обычно мешает движению, положили не в сам канал, а рядом. Так электроны отделяются от примеси, как машины от ям на обочине.
Учёные проверили, что будет, если удлинить участок дороги между двумя электродами. Чем длиннее участок, тем выше напряжение, которое выдерживает прибор. При длине 28 микрометров транзистор показал 6,6 киловольт. Но у края одного электрода поле сгущается, как машины перед поворотом. Если его не ослабить, прибор может сломаться. Пока это место остаётся самым опасным.
Дорога ещё не идеальна, но уже проходима. Такой транзистор впервые выдержал несколько киловольт без сложных дополнительных деталей. В будущем он поможет делать маленькие и мощные преобразователи для электромобилей и заводов.
Напряжение пробоя 6,6 кВ достаточно для прямого переключения в распределительных сетях среднего напряжения, которые обычно работают при 4–35 кВ, а сам прибор имеет ширину всего 100 мкм.