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SuperGaN-FETs sind besser als SiC-MOSFETs

09. Dezember 2020, 14:14 Uhr   |  Ralf Higgelke

SuperGaN-FETs sind besser als SiC-MOSFETs
© Transphorm

Besonders aud die Elektromobilität zielen die neuen GaN-Bausteine der fünften Generation. Sie sollen besser sein als äquivalente SiC-MOSFETs.

SuperGaN heißt die fünfte Bauteilgeneration von Transphorm. Der On-Widerstand liegt bei 15 mΩ für einen 650-V-Baustein im TO-247-3-Gehäuse, was und 25 Prozent weniger Verlustleistung produzieren soll als äquivalente Siliziumkarbid-MOSFETs. Zielmarkt ist die Elektromobilität.

Die Bemusterung seines ersten Gen-V-Bausteins TP65H015G5WS (650 V/15 mΩ) hat Transphorm nun bekannt gegeben. Unter der Markennamen SuperGaN zielt diese Familie auf den Markt für Elektroautos ab und bietet nach Unternehmensangaben signifikante Leistungsverbesserungen, eine einfache Designmöglichkeit und eine optimierte Kostenstruktur. 

In die SuperGaN-Plattform sind die Erkenntnisse aus der Vorgängergeneration Gen IV eingeflossen. Dazu gehören eine besondere Technologie mit reduzierter Streuinduktivität durch das Gehäuse, einfaches Design-in und einfache Ansteuerbarkeit (Uth liegt bei 4 V für Störfestigkeit) sowie eine Gate-Robustheit von ±20 V (max.) zusammen mit einer vereinfachten und reduzierten Aufbaustruktur. 

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel mit dem Titel Pushing the Boundaries of High Voltage GaN Power Conversion wurde der TP65H015G5WS mit einem ähnlichen SiC-MOSFET der Spitzenklasse in einem TO-247-Gehäuse mit drei Pins verglichen. Beide Bauelemente wurden mit bis zu 12 kW bei 70 kHz in einem synchronen Aufwärtswandler in einer Halbbrücke betrieben. Dabei zeigte sich, dass der GaN-Baustein um bis zu 25 Prozent geringere Verluste aufwies. 

Anwendungsbeispiele sind On-Baord-Charger für Elektroautos und Umrichter für den Antriebsstrang, Stromversorgungen für Server in Rechenzentren mit Rack-Stromversorgung, unterbrechungsfreie Stromversorgungen für industrielle Anwendungen und Photovoltaik-Umrichter für erneuerbare Energien. Der TP65H015G5WS wird auch für als Die für Modullösungen erhältlich sein, die eine Parallelschaltung für noch höhere Leistungen ermöglichen. Das Unternehmen geht davon aus, dass sein Gen-V-Baustein Mitte 2021 die JEDEC-Qualifizierung erhalten wird, die AEC-Q101-Qualifizierung wird später erwartet. 

»Wir führen die Innovation der SuperGaN-FET-Technologie von Transphorm fort und bieten jetzt den weltweit niedrigsten On-Widerstand in einem Standard-TO-247-3-Gehäuse auf dem Markt an«, betonte Primit Parikh, COO und Mitgründer von Transphorm. »Dadurch können Kunden mit einem einzigen Baustein Leistungen im zweistelligen Kilowattbereich erreichen. Damit beweist GaN wieder einmal seine Möglichkeiten, höhere Leistungen, niedrigere Systemkosten und eine höhere Leistungsdichte zu erzielen. Unsere GaN-Plattform Gen V schafft neue Designmöglichkeiten für Leistungsniveaus, die bisher nur durch Parallelschaltung erreicht werden konnten. Gleichzeitig bietet diese Lösung einen Wirkungsgrad von über 99 Prozent.«

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