Elektronische Schaltungen

Forschung und Entwicklung in der Elektronik

Forschende des Fraunhofer IAF entwickeln Materialien, Bauelemente, Module und (Sub-)Systeme für ein breites Spektrum von Anwendungen in der Hochfrequenz- und Leistungselektronik.

Im Bereich der Hochfrequenzelektronik arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IAF an metamorpher Schaltungstechnologie auf Basis von InGaAs-mHEMTs mit Gate-Längen von 50 nm, 35 nm oder 20 nm. Damit lassen sich extrem rauscharme und breitbandige Module bei Raumtemperatur, aber auch unter kryogenen Bedingungen (etwa für Quantencomputing), mit Grenzfrequenzen von bis zu 1 THz realisieren.

In der Leistungselektronik konzentriert sich das Fraunhofer IAF auf GaN-basierte Bauelemente, Schaltungen und Module für höchste Energieeffizienz und maximale Spannung, die in der Elektromobilität, der Klimatechnik und der Informationstechnologie zum Einsatz kommen. Darüber hinaus arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IAF an neuartigen lateralen und vertikalen 1200-V-Bauelementen sowie an der monolithischen und heterogenen Integration.

Schwerpunkte in der Hochfrequenzelektronik und Leistungselektronik

Zwei Epitaxie-Wafer (2''und 4'') mit vertikalem GaN-on-GaN-Prozess des Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Epitaxie-Wafer (2''und 4'') mit vertikalem GaN-on-GaN-Prozess
D-Band-Modul des Fraunhofer IAF für 6G-Anwendungen
© Fraunhofer IAF
D-Band-Modul für 6G-Anwendungen
Zerlegtes LNA-Modul
© Fraunhofer IAF
89-GHz-LNA-Modul für das Mikrowellenradiometer des Arctic Weather Satellite der ESA, entwickelt, gefertigt und charakterisiert am Fraunhofer IAF

Das Fraunhofer IAF realisiert Verstärker, die für Weltraumanwendungen geeignet sind, weil sie geringste Rauschwerte bei sehr hoher Verstärkung bieten.

Für die Telekommunikation entwickeln Forschende des Fraunhofer IAF Transceiver-ICs, die eine ultraschnelle Datenübertragung von bis zu 300 GHz und darüber hinaus ermöglichen. Außerdem arbeiten sie mit neuartigen piezoelektrischen Materialien (zum Beispiel AlScN) für Hochfrequenzfilter.

Im Millimeterwellenbereich entwickeln die Forschenden des Fraunhofer IAF (Sub-)Systeme aus kompakten Radarmodulen mit höchster Messgenauigkeit für anspruchsvolle Anwendungen in der Materialprüfung, Automatisierungstechnik und Prozesskontrolle.

Mit GaN-on-SiC-Substraten realisiert das Fraunhofer IAF Mikrowellen-Leistungsverstärker mit Schaltungen bis über 100 GHz für folgende Zwecke:

  • Leistungserzeugung im Bereich 1–2 GHz mit Leistungen von 1 kW
  • Mobilfunkverstärker im Bereich 0,5–6 GHz mit Leistungen bis zu 250 W
  • Verstärker für Funkverbindungen im Ka-Band bis 40 GHz mit Leistungen im Bereich von 5–10 W

Im E-Band (71–84 GHz) sind verschiedene Schaltungen mit einer Ausgangsleistung von etwa 1 W verfügbar. Der höhere Frequenzbereich bei 94 GHz wird für Radaranwendungen untersucht.

Im Bereich Leistungselektronik konzentriert sich das Fraunhofer IAF auf die folgenden Aspekte:

  • Maximale Energieeffizienz für Elektromobilität, Klimatechnik und Informationstechnik
  • Neuartige laterale und vertikale 1200-V-Bauelemente
  • Monolithische und heterogene Integration

InGaAs-Hochfrequenzelektronik

InGaAs-basierte hochfrequenzelektronische Komponenten mit hoher Präzision für satellitengestützte Mikrowellenradiometrie und kryogene Messtechnik

 

GaN-Hochfrequenzelektronik

GaN-basierte hochfrequenzelektronische Komponenten für Kommunikation, Radar und Messtechik

 

GaN-Leistungselektronik

GaN-basierte Bauelemente, Schaltungen und Module für höchste Energieeffizienz und maximale Spannung

 

APECS - paneuropäische Pilotlinie

Pilot Line for Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems (APECS).

Aktuelle Forschungsprojekte

Weiterführende Informationen

Wissenschaftliche Publikationen

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Informationsmaterialien

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