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LeistungselektronikGaN-basierte600-V-LeistungshalbleiterRobust und bezahlbarDie unmittelbar bevorstehende kommerzielle Verfügbarkeit von 600-V-GaN-Leistungshalbleiternläutet eine neue Ära in der Leistungselektronik ein. Da sie zu wettbewerbsfähigenKosten angeboten werden, führt das zu einem völlig neuen erreichbaren Preis/Leistungsverhältnis.Autor: Michael A. BriereBilder: International Rectifi erDie Markteinführung der ersten wirtschaftlichattraktiven 600-V-Leistungsbausteinprodukteauf Basis von GaN durch InternationalRectifier wird ein neues Zeitalter derLeistungselektronik einläuten. Durch die Verfügbarkeitvon Komponenten mit einer solch hohen Performancezu konkurrenzfähigen Preisen lassen sich völligneue Ebenen des Preis/Leistungs-Verhältnisseserreichen. Die Kombination eines hohen Wirkungsgradsbei der Leistungsumwandlung mit einer hohenLeistungsdichte und Kosteneffektivität liegt deutlichüber der, die mit den etablierten Silizium-basiertenTechnologien erzielbar ist. Dadurch, dass eine neueLeistungselektronik mit großem Bandabstand (WideBand Gap) auf Grundlage kommerziell erhältlicherHalbleiter, wie beispielsweise die in Silizium-Foundrieshergestellten GaN-auf-Silizium Leistungsbausteine,zur Verfügung steht, entsteht das erforderlicheWertangebot von Performance zu Kosten, das manbraucht, um eine Senkung der wirtschaftlichen Beschränkungenbeim Einsatz energieeffizienter Stromversorgungsarchitekturenzu ermöglichen. Diesewiederum sind erforderlich, um den globalen Energieverbrauchin den kommenden Jahrzehnten signifikantzu reduzieren. Der Beitrag fasst die derzeitigeLeistungsfähigkeit sowie die Zukunftsaussichten dieserneuen Bauelemente der Leistungselektronik kurzzusammen und vergleicht sie mit den bereits etablierten,auf Silizium- und SiC-basierenden Bauelementen.Es besteht eine wachsende Nachfrage nach Lösun-Bild 1: Bei Raumtemperatur gemesseneReverse-Bias-Leckspannungvon Drain, Source, Substrat und Gate desPrototyps eines GaN-basierten 650-V-Bausteins von International Rectifier.gen zur hochintegrierten Leistungsumwandlung.Gleichzeitig nimmt der wirtschaftliche, politischeund soziale Druck stark zu, den Wirkungsgrad beider Energieversorgung zu steigern. Bei einer gegebenenLeistungsbauelemente-Technologie stehen diesebeiden Leistungsmesszahlen, also Wirkungsgrad ➔Auf einen BlickUnerreichtesPreis/LeistungsverhältnisDie Verfügbarkeit von kostengünstigen, hoch qualitativen,robusten GaN-basierten Leistungsbausteinenhoher Leistung wird in den kommenden Jahrenwirklich innovative Verbesserungen in der Packungsdichte,im Wirkungsgrad und bei den Kostender Leistungselektronik ermöglichen. Von effi zienterenWechselrichtern auf der Grundlage von Solarzellenüber dichter gepackte, effi ziente Systeme zurBewegungssteuerung auf Basis von Permanentmagnetmotorenbis hin zur Wechselrichtern mit geringeremGewicht und höherer Packungsdichte für Elektrofahrzeugesowie integrierte DC-DC-Stromversorgungenfür die Elektronik der nächsten Generation,werden GaN-basierte Leistungsbausteine die Brancherevolutionieren. Diese Technologieplattform unterstütztin hohem Maße die Zielsetzung, durch dieErmöglichung geringerer Systemkosten den Einsatzvon effi zienten Systemen zu fördern, die den weltweitenEnergieverbrauch signifi kant reduzieren.infoDIREKT www.all-electronics.de421ei1011Bild: Fotolia, Ideen24 elektronik industrie 10 / 2011www.elektronik-industrie.de