ROHM erzielt mit hoher Gate-Durchbruchspannung von 8 V technologischen Durchbruch bei 150 V GaN HEMTs

27. Mai, 2021

Problemlösung der Gate-Durchbruchspannung von GaN-Bauelementen senkt Stromverbrauch und ermöglicht weitere Miniaturisierung von Stromversorgungen für Basisstationen und Rechenzentren

ROHM hat 150 V GaN HEMTs (Gallium Nitrid High Electron Mobility Tran-sistors) mit einer Gate-Source-Nennspannung von 8 V entwickelt. Die Bauelemente bieten eine optimierte Lösung für Stromversorgungsschaltungen in Industrie- und Kommunikationsanwendungen.

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Serversystemen als Folge der wachsenden Anzahl von IoT-Geräten sind die Effizienzsteigerung bei der Energieumwandlung und kleinere Baugrößen zu wichtigen gesellschaftlichen Themen geworden, die weitere Fortschritte im Bereich der Leistungsbauelemente erfordern.

Neben der Serienfertigung von branchenführenden SiC-Bauelementen und einer Vielzahl von leistungsfähigen Silizium-Komponenten entwickelt ROHM GaN-Halbleiter, die einen erstklassigen Hochfrequenzbetrieb im mittleren Spannungsbereich ermöglichen. Durch die Weiterentwicklung von Technologien, die die Gate-Source-Nennspannung erhöhen, kann ROHM eine breitere Palette von Leistungshalbleitern für eine Vielzahl von Anwendungen anbieten.

GaN-Bauelemente weisen bessere Schalteigenschaften und einen geringeren Durchlasswiderstand als Silizium-Bauelemente auf. Es wird erwartet, dass sie den Stromverbrauch senken und zu einer größeren Miniaturisierung von Schaltnetzteilen in Basisstationen und Rechenzentren beitragen. Nachteile wie eine niedrige Gate-Source-Nennspannung und eine Überschwingspannung beim Schalten, die die maximale Nennspannung übersteigt, stellen jedoch eine große Herausforderung für die Zuverlässigkeit der Bauelemente dar.

ROHM ist es mit Hilfe einer speziellen Konstruktion gelungen, die Gate-Source-Nennspannung von typischen 6 V auf 8 V zu erhöhen. Das ermöglicht sowohl eine Vergrößerung des Gestaltungsspielraums als auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit von Stromversorgungsschaltungen mit GaN-Bauelementen, die einen hohen Wirkungsgrad erfordern. Neben der Maximierung der Leistungsfähigkeit von Bauelementen mit niedriger parasitärer Induktivität entwickelt ROHM auch ein spezielles Gehäuse, das die Bestückung erleichtert und eine hervorragende Wärmeableitung bietet. Dies gestattet den einfachen Austausch bestehender Silizium-Bauelemente und erleichtert gleichzeitig die Handhabung während des Bestückungsprozesses.

ROHM wird die Entwicklung von GaN-Bauelementen auf Basis dieser Technologie beschleunigen. Die Auslieferung von Mustern ist für September 2021 geplant.

Anwendungsbeispiele

• Abwärtswandler-Schaltungen mit 48 V-Eingang für Rechenzentren und Basisstationen
• Aufwärtswandler-Schaltungen für den Endstufenblock von Basisstationen
• Audio-Verstärker der Klasse D
• LiDAR-Treiberschaltungen, drahtlose Ladeschaltungen für tragbare Geräte