Wide-Bandgap-Leistungshalbleiter Flosfia fertigt selbstsperrenden Galliumoxid-MOSFET

Bild 2: Aufbau des selbstsperrenden Galliumoxid-MOSFETs von Flosfia
Aufbau des selbstsperrenden Galliumoxid-MOSFETs von Flosfia

Galliumoxid gilt als vielversprechendes Material für die nächste Generation von Leistungsbauelementen. Nun hat Flosfia nach eigenen Angaben erstmals einen selbstsperrenden MOSFET aus diesem Wide-Bandgap-Material demonstrieren können.

Galliumoxid (Ga2O3) gliedert sich in fünf verschiedene Kristallmodifikationen (Phasen), wobei die α-Phase eine Korund-Kristallstruktur mit den attraktivsten Materialeigenschaften aufweist. Im Jahr 2008 demonstrierte die Universität Kyoto erstmals das Aufwachsen eines Einkristalls aus α-Ga2O3 auf Saphir. Flosfia, eine Ausgründung aus der Universität Kyoto, stellte Im Jahr 2015 eine Schottky-Diode (SBD) aus n-dotiertem α-Ga2O3 her, die einen spezifischen Durchlasswiderstand von 0,1 mΩ∙cm² hat. Daraufhin bemusterte das Unternehmen Prototypen dieser Dioden in einem TO-220-Gehäuse, ein großer Schritt in Richtung Kommerzialisierung.

Um jedoch einen MOSFET zu bauen, braucht man ein kompatibles p-leitendes Material. Im Jahr 2016 entdeckten Flosfia und Wissenschaftler der Universität Kyoto ein p-leitendes Iridiumoxid (Ir2O3), das die gleiche Kristallstruktur wie α-Ga2O3 aufweist. Von da an waren Leistungs-MOSFETs auf Basis von Galliumoxid nur eine Frage der Zeit. Dieser neue MOSFET besteht aus N+-dotierten Source- und Drain-Schichten, p-dotierten Wannen, Gate-Isolatoren und Elektroden. Die aus der Ausgangskennlinie extrapolierte Gate-Schwellenspannung liegt bei 7,9 V. Dabei fungiert das neuartige p-leitende Material als invertierende Schicht.

Flosfia plant Leistungskomponenten aus α-Ga2O3 herzustellen, beginnend mit Schottky-Dioden im TO-220-Gehäuse und danach auch MOSFETs, die in Netzadapter, Treiberstufen von Robotern, Elektrofahrzeugen, Haushaltsgeräten, Leistungselektronik für Solarzellen und so weiter zum Einsatz kommen sollen.