Leistungstransistoren mit Betriebsfrequenzen im GHz-Bereich sind Schlüssel-Bauelemente in den Basisstationen der Mobilfunk-Netzwerke. Man erwartet, dass in naher Zukunft die bislang verwendeten Silizium-Transistoren durch Transistoren auf Basis des Verbindungshalbleiters Gallium-Nitrid (GaN) ersetzt werden, da diese bei höheren Spannungen betrieben werden können sowie hinsichtlich Frequenz-Bandbreite und linearer Effizienz überlegen sind. In einer mehrjährigen Kooperation mit den Firmen NXP in Nijmegen/NL und UMS in Ulm entwickelt das Fraunhofer IAF die Technologie für GaN-Transistoren mit Ausgangsleistungen von über 100 W pro Bauelement.

In dieser Entwicklung konnte 2009 ein bemerkenswerter Fortschritt hinsichtlich des effizienten und zuverlässigen Betriebes bei hohen Versorgungsspannungen erzielt werden und eine hohe Robustheit gegenüber starker elektrischer Fehlanpassung nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte erstmals gezeigt werden, dass GaN-Transistoren eine höhere lineare Effizienz aufweisen als Si-basierende Transistoren. Diese neuen Resultate werden im Folgenden detailliert beschrieben. Dabei wird die gesamte Herstellungskette von der Bauelemente-Simulation über die Chip-Technologie bis zu Zuverlässigkeitsuntersuchungen unter Betriebsbedingungen, wie sie für Mobilfunk-Anwendungen relevant sind, betrachtet. ...