Was ist hier abgebildet?

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(a) Transistoren

(b) diffraktive Optik

(c) selbsttönende Fenster

Abb.: Prozessierter 3" Wafer mit mehr als 200 selbstsperrenden GaN-Hochspannungstransistoren. (Bild: FBI)

Selbstsperrende HEM-Transistoren (high-electron-mobility) sind wegen der Kombination aus niedrigem Einschaltwiderstand und hoher Durchbruchsspannung ideale Schalttransistoren für Leistungsumrichter. Forscher des Ferdinand-Braun-Instituts haben eine Technologie für selbstsperrende GaN-Hochspannungstransistoren entwickelt, die niedrige Leckströme im ausgeschalteten mit geringen Leitungswiderständen im eingeschalteten Zustand verbindet.

Für die bis in den kV-Bereich sperrenden p-GaN-Gate-Transistoren entwickelten die Forscher eine spezielle kohlenstoffdotierte GaN-Pufferschicht, die ein Ausbrechen der Elektronen aus dem Transistorkanal auch bei sehr hohen Drainspannungen verhindert. Mit dieser Schicht ersetzten sie den bisherigen AlGaN-Puffer der p-GaN-Gate-Transistoren. Dadurch konnten sie die Realisierung von selbstsperrenden GaN-Hochspannungstransistoren mit 1000 V Spannungsfestigkeit und 1,1 V Einschaltspannung ermöglichen. Gegenüber der Technologie mit AlGaN-Puffer hat sich dabei die Durchbruchfestigkeit von 50 V/µm Gate-Drainabstand auf 170 V/µm mehr als verdreifacht, ohne den Einschaltwiderstand RON zu erhöhen. Das Verhältnis aus Durchbruchfestigkeit zu Einschaltwiderstand ist höher als bei Si-basierten Transistoren.

FBI / MH

Weitere Infos:

• Ferdinand-Braun-Institut in Berlin
• E. Bahat-Treidel et al.: AlGaN/GaN/GaN:C back-barrier HFETs with breakdown voltage of over 1 kV and low RON×A. IEEE Transactions on Electron Devices 57, 3050 (2010)
  dx.doi.org/10.1109/TED.2010.2069566
• O. Hilt et al.: Normally-off AlGaN/GaN HFET with p-type GaN Gate and AlGaN Buffer. Proceedings of the 22nd International Symposium on Power Semiconductor Devices (ISPSD), Hiroshima, 347 (2010)