Infineon präsentiert erste Galliumnitrid (GaN)-Transistor-Produktfamilie mit integrierter Schottky-Diode für industrielle Anwendungen
Die Infineon Technologies AG hat die weltweit ersten Galliumnitrid (GaN)-Leistungstransistoren mit integrierter Schottky-Diode für industrielle Anwendungen vorgestellt.
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Die Produktfamilie der Mittelspannungs-CoolGaN™-Transistoren G5 mit integrierter Schottky-Diode steigert die Leistung von Stromversorgungssystemen, indem sie unerwünschte Totzeitverluste (deadtime losses) reduziert und so die Effizienz des Gesamtsystems weiter erhöht. Darüber hinaus vereinfacht die integrierte Lösung das Design der Leistungsstufe und reduziert die Stücklistenkosten.
Bei hart schaltenden Anwendungen können GaN-basierte Topologien aufgrund der größeren effektiven Body-Diode-Spannung (V SD) von GaN-Bauteilen zu höheren Leistungsverlusten führen. Verstärkt wird dieser Effekt durch lange Totzeiten des Controllers, was dazu führt, dass der Wirkungsgrad geringer ist als angestrebt. Um dem entgegenzuwirken, wurde für die Leistungsentwicklung bisher entweder eine externe Schottky-Diode benötigt, die parallel zum GaN-Transistor geschaltet wird, oder es wurde versucht, die Totzeiten über Controller zu reduzieren. Dies erschwert allerdings den Entwicklungsprozess und erhöht den Zeit- und Kostenaufwand. Mit dem neuen CoolGaN-Transistor 100 V G5 von Infineon lässt sich das Design deutlich vereinfachen. Mit seiner integrierten Schottky-Diode eignet sich der GaN-Transistor für den Einsatz in Server- und Telekom-IBCs, DC-DC-Wandlern, Synchrongleichrichtern für USB-C-Ladegeräte und Hochleistungsnetzteile sowie für Motorantriebe.
„Durch die zunehmende Verbreitung von Galliumnitrid-Technologie in Stromversorgungsanwendungen sieht Infineon die Notwendigkeit, Produkte kontinuierlich weiterzuentwickeln, um den wachsenden Anforderungen der Kunden gerecht zu werden“, sagt Antoine Jalabert, Vice President Medium-Voltage GaN Product Line bei Infineon. „Der CoolGaN-Transistor 100 V G5 mit integrierter Schottky-Diode steht für diesen Ansatz und zeigt, wie sich das Potenzial von Wide-Bandgap-Halbleitern weiter ausschöpfen lässt.“
Aufgrund des Fehlens einer Body-Diode hängt die Sperrspannung (V RC) von GaN-Transistoren von der Schwellenspannung (V TH) und der Gate-Vorspannung im ausgeschalteten Zustand (V GS) ab. Zudem liegt die Schwellspannung eines GaN-Transistors in der Regel über der Einschaltspannung einer Siliziumdiode, was im sogenannten dritten Quadranten – also beim Sperrleitungsbetrieb – einen Nachteil darstellt. Der neue CoolGaN-Transistor reduziert diese Durchlassverluste in Sperrrichtung, bietet eine höhere Kompatibilität mit einer Vielzahl von High-Side-Gate-Treibern und ermöglicht durch geringere Anforderungen an die Totzeit eine einfachere Anbindung an verschiedene Controller – was letztlich das Design vereinfacht.
Der erste von mehreren GaN-Transistoren mit integrierter Schottky-Diode ist der 100-V-1,5-mΩ-Transistor in einem 3 x 5 mm² PQFN-Gehäuse.
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