GaN Dioden und selbstsperrende GaN Schalttransistoren für effiziente Leistungswandler (GaN Powerswitch) : Verbundprojekt Leistungswandler in GaN-Technologie zur Erschließung ungenutzter Energiepotentiale (PowerGaNPlus) ; im BMBF Verbundvorhaben Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES) ; Laufzeit des Vorhabens: 1.06.2010 bis 31.05.2013

Abstract

Es wurden GaN-basierte laterale Dioden mit geringer Einsatzspannung und intrinsisch selbstsperrende Transistoren für den Einsatz in Schaltkonvertern realisiert. Transisorergebnisse:

Basierend auf dem p-GaN-Gate Modul wurden selbstsperrende 100 m / 600 V Transistoren mit 1 V Einsatzspannung realisiert. Durch den Einsatz eines eisendotierten GaN-Puffers konnte die Erhöhung des dynamischen Einschaltwiderstands für das 250 V Schalten auf den Faktor 2.6 reduziert werden. Die Schaltverluste sind kleiner als für Si-basierte Superjunction MOSFETs. Diodenergebnisse: Durch die Entwicklung des zurückgesetzten Anodenkontaktes konnten 300 m / 600 V Dioden mit 0.5 V Einsatzspannung realisiert werden. Die Schaltverluste sind so klein wie bei SiC-basierten HV-Schottkydioden. Die Dioden wurden erfolgreich im Boost-Konverter (Systemdemonstrator) der Uni Erlangen eingesetzt.

GaN-based lateral diodes with low onset voltage and intrinsically normally-off transistors for the use in switch-mode power converters have been realized. Results for the transistors:

Normally-off 100 m / 600 V transistors with 1 V threshold voltage have been realized by using a p-GaN gate module. The increase in dynamic on-state resistance for 250 V switching was reduced to a factor 2.6 by introducing an iron-doped GaN buffer. The switching losses are smaller than for Si-based superjunction MOSFETs Results for the diodes: 300 m / 600 V Schottky diodes with 0.5 V onset voltage have been realized by developing the recessed anode contact. The switching losses are as small as for SiC-based high voltage Schottky diodes. The diodes have successfully been used in the boost converter of Erlangen university (system demonstrator).