ZuGaNG

Motivation

Silizium (Si)-basierte Leistungselektronik hat einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Jedoch schöpfen die zugehörigen Si-Bauelemente ihre physikalischen Möglichkeiten bereits aus. Eine weitere Steigerung der  Energieeffizienz ist mit Hilfe der Si-Technologie kaum möglich. Durch den Einsatz neuartiger Galliumnitrid (GaN)- Transistoren soll die Leistungselektronik der nächsten Generation nun effizienter, kompakter, robuster,  leistungsfähiger und kostengünstiger werden können – entscheidende Eigenschaften z. B. für den Einsatz in der  Elektromobilität.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projektes ist die Herstellung von GaN-Hochvolttransistoren auf leicht verfügbaren Si-Substraten. Dazu werden Konzepte für eine Integration der bisher weitgehend unvereinbaren GaN- und Si-Technologie entwickelt. Die Vorteile der GaN-Technologie − höhere Leistungsdichte und Robustheit, schnelleres Schalten und Einsatz bei hohen Temperaturen − sollen so für die Leistungselektronik erschlossen werden. Die Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit der GaN-Hochvolttransistoren wird durch die Realisierung von Demonstratoren für die Elektromobilität (z. B. Ladegeräte), die Haushaltstechnik (z. B. Pumpmotoren), Heiztechnik, Fertigungstechnik sowie bei der Gewinnung regenerativer Energien nachgewiesen.

Innovationen und Perspektiven

Es ergeben sich Innovationspotentiale bei der Kühlung mit bis zu 50% Energieersparnis, bei Rohstoffen, da kein Aluminium für Kühlkörper mehr nötig ist und beim Volumen der passiven Bauelemente, die bis zu 30% weniger Platz benötigen. Perspektivisch wird Leistungselektronik dadurch energie- und materialeffizienter sowie kleiner und damit leichter nutzbar.