Neue Materialien GaN Galliumnitrid - Vom Konzept zur Realität

Anpassung der Treiberschaltungen

Eine weitere häufig gestellte Frage betrifft die Integration von GaN-Leistungsbausteinen in existierende Si-MOSFET-Designs und die dazu erforderlichen Treiber. Sicherlich sind GaN-Leistungstransistoren kein direkter Drop-in-Ersatz für Si-Leistungstransistoren, denn ihre Treiberschaltungen sind für unterschiedliche Gate-Spannungen ausgelegt. Si-MOSFETs können leicht bis zu 20 V verkraften. GaN-Bausteine sind auf 5 bis 6 V begrenzt. Generell muss die Gate-Spannung für GaN-Elemente enger eingegrenzt und gesteuert werden. Standard-MOSFET-Treiber sind also nicht geeignet. Einige spezielle GaN-Treiberschaltungen sind bereits auf dem Markt, und die Umentwicklung von Si-MOSFET-Treibern und ihre Anpassung an GaN-Elemente ist keine allzu schwierige Aufgabe. Es braucht allerdings eine gewisse Zeit und ausreichendes Marktvolumen, um hier Abhilfe zu schaffen.

 

Die Firma

GaN-Epitaxie für die Leistungselektronik. EpiGaN wurde 2010 als Spin-off des belgischen Forschungsinstituts Imec gegründet und unterstützt die Chip-Industrie in der Fertigung und Nutzung von GaN-on-Si-Halbleiterwafern. Seit Mai 2012 betreibt das Unternehmen eine Volumenfertigung von GaN-Wafern im belgischen Hasselt, im europäischen High-Tech-Dreieck Eindhoven-Leuven-Aachen. EpiGaN fertigt derzeit State-of-the-Art-GaN-Epitaxial-Layer ohne Fehlstellen auf Si- oder auch SiC-Wafern mit bis zu 200 mm Durchmesser. Das Besondere der Wafer sind der in-situ aufgebrachte SiN-Capping-Layer zur Oberflächenpassivierung und robuste Materialien für verbesserte Stabilität der Bausteine. In Hasselt werden Wafer-Durchmesser bis zu 200 mm mit SiN/AlGaN/GaN-, SiN/AlN/GaN- und (In)(Al)GaN-basierten Heterostrukturen verarbeitet. Die GaN-on-Si-Wafer bieten Durchbruchspannungen von mehr als 800 V mit sehr geringen Leckströmen.

 

Der Autor

 

Joff Derluyn

 

war 2010 Mitgründer von EpiGaN und ist gegenwärtig Chief Technology Officer. Er ist Experte für Halbleiterprozesse und Bauelemente. Vor der Gründung von EpiGaN war er bei Imec verantwortlich für die Charakterisierung und Verarbeitung von III-Nitrid-Elementen. Joff Derluyn hat einen Master of Science und ein Doktorat von der Universität Gent.