Leistungselektronik

© Fraunhofer IAF

Hochleistungsschaltungen und Module auf Basis von Galliumnitrid

Im Geschäftsfeld »Leistungselektronik« entwickeln wir Leistungstransistoren und -Schaltungen auf Basis von Galliumnitrid (GaN). Schwerpunkte sind höhere Effizienzen und Leistungen als bei konventionellen III/V-Heterostrukturbauelementen und Silizium. Im Mobilfunk ermöglichen Galliumnitrid-Verstärker die Übertragung hoher Datenraten bis 10 Gbit/s bei gleichzeitiger Energieeinsparung – Voraussetzung für die künftige mobile Kommunikation (5G und 6G). Für monolithisch integrierte Hochfrequenz- und Mikrowellen-Schaltkreise (MMICs) bis 200 GHz bietet GaN höhere Effizienzen, größere Kompaktheit, höhere Bandbreiten, niedrige Rauschzahlen in Verbindung mit Robustheit und Linearität.

Für die Energiewandlung bietet die GaN-Technologie höhere Schaltfrequenzen als die Silizium- und Siliziumcarbid-Leistungselektronik. Die integrierte GaN-Leistungselektronik ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen, hohe Wirkungsgrade, den Betrieb bei hohen Spannungen und Temperaturen sowie robuste und kompakte Bauteile. Damit kann die integrierte GaN-Leistungselektronik zum Beispiel in der Elektro-Mobilität, der Fertigungstechnik oder in der Stromversorgung von Server-Farmen für Big Data eingesetzt werden. Neue Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit der Fertigung von vertikalen Bauelementen auf GaN und Silizium Substraten für die Leistungskonversion.

Unser Angebot:

  • Realisierung von HF-Breitbandverstärker-MMICs und -Modulen von 0 bis 40 GHz
  • Hochleistungsverstärker bis 1 kW im Gehäuse und als Modul
  • Heterointegrierte »GaN-on-SiC«- und »GaN-on-Si«-MMICs
  • MMICs und Module für Richtfunk bei 28 GHz, 39 GHz, 71 – 84 GHz und 94 GHz
  • Prototypen und Kleinserienfertigung von GaN-MMICs mit Gatelängen von 0,5 µm, 0,25 µm und 100 nm
  • Leistungserzeugung bis 200 GHz
  • Bewertung von Aufbautechnik und Zuverlässigkeit von GaN-Schaltern
  • 8-Zoll »GaN-auf-Si«-Epitaxie

Key Publications

JahrTitel/AutorDokumentart
2017Design, realization, and evaluation of a Riemann pump in GaN technology
Weiß, Markus; Friesicke, Christian; Metzger, Thomas; Schmidhammer, Edgar; Quay, Rüdiger; Ambacher, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
2017Enhanced GaN HEMT technology for E-band power amplifier MMICs with 1W output power
Schwantuschke, Dirk; Brueckner, Peter; Wagner, Sandrine; Dammann, Michael; Mikulla, Michael; Quay, Rüdiger
Konferenzbeitrag
2017Operation of PCB-embedded, high-voltage multilevel-converter GaN-IC
Weiss, Beatrix; Reiner, Richard; Waltereit, Patrick; Quay, Rüdiger; Ambacher, Oliver
Konferenzbeitrag
Diese Publikationsliste wurde aus der Publikationsdatenbank Fraunhofer-Publica erstellt.