Transistoren aus Galliumnitrid: Kleiner, leichter, effizienter

Mit Transistoren aus Galliumnitrid könnte sich der Wirkungsgrad von Schaltelementen in der Leistungselektronik bald deutlich erhöhen. Zudem ermöglicht der neuartige Halbleiter eine kompaktere Bauweise und damit Gewichtsersparnis.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) haben erfolgreich Transistoren aus Galliumnitrit in leistungselektronische Schaltungen eingebaut. Die Ergebnisse der darauf folgenden Tests offenbaren das Potential von Galliumnitrid in Bauelementen der Leistungselektronik.

„Transistoren aus Galliumnitrid erlauben deutlich höhere Schaltfrequenzen als Transistoren aus herkömmlichen Silizium,” erklärt Professor Bruno Burger, Abteilungsleiter „Leistungselektronik“ am ISE, die von ihm mitentwickelten Bauteile. Den Anwendungsschwerpunkt sieht Burger vor allem bei Schaltungen im niedrigen Spannungsbereich, da sich hier „die Vorzüge von Galliumnitrid voll ausschöpfen” lassen. Das ISE glaubt zudem, die in den bisherigen Tests angewandte Schaltfrequenz von einem Megahertz noch weiter steigern zu können.

Zwar erkennt Burger noch weiteren Forschungsbedarf, doch erreichen die Transistoren des Fraunhofer-Instituts bereits jetzt höhere Schaltfrequenzen und einen mit 94 Prozent besseren Wirkungsgrad als Transistoren aus Silizium. Galliumnitrid-Transistoren verfügen damit auch über eine deutlich niedrigere Erzeugung von Verlustwärme, die bei herkömmlichen Transistoren aufwändig abgeführt werden müssten.

Zusammengenommen ermöglichen die mit Galliumnitrid erreichten höheren Schaltfrequenzen die Konstruktion von Schaltnetzteilen und anderen Energie umwandelndenen Geräte mit kleineren passiven Bauteilen. Die höhere Schaltfrequenz erlaubt kleinere Transformatoren, Spulen und Glättungskondensatoren zu bauen und das verringert wiederum die notwendige Größe der Bauteile. Damit können zum Beispiel Ladegeräte für die Elektromobilität kleiner, Bordnetzgeräte für Flugzeuge leichter und Stromversorgungen für Serverräume effizienter werden.

 

 

Kommentare

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  1. Wutbürger sagt:

    Redaktion: bitte letzten Satz ersetzen durch:
    Denn je höher die Schaltfrequenz je kleiner können die Induktivitäts- bzw. Kapazitätswerte der Transformatoren, Spulen und Glättungskondensatoren dimensioniert werden, was auch geringere Abmessungen bedeutet.