Eckdaten

Die Vorteile von GaN als Wide-Bandgap-Halbleiter in HF- und Mikrowellenanwendungen werden zunehmend erkannt und in der HF- und Mikrowellenindustrie wird GaN in verstärktem Maße für kommerzielle Anwendungen übernommen. Höhere Effizienz, größere Bandbreite, höhere Leistung und Lösungen mit weniger Platzbedarf eröffnen neue Anwendungen. Neueste Ergänzung im GaN-auf-SiC- und Si-Portfolio von Macom ist der L-Band-GaN-Transistor MAGX-001214-650L00. Dieser mit Gold beschichtete, vorangepasste GaN-auf-Siliziumcarbid-Transistor, ist für impulsgesteuerte L-Band-Radaranwendungen optimiert.

GaN ist ein III-V Halbleitermaterial, das über physikalische Eigenschaften verfügt, die in HF- und Mikrowellenanwendungen Vorteile gegenüber älteren Technologien wie GaAs und LDMOS bieten. Zu diesen Eigenschaften gehören die große Energiebandlücke, eine hohe elektrische Feldstärke, eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine erhöhte Sättigungsgeschwindigkeit. Die große Energiebandlücke von GaN wurde auf kommerziellen Märkten erstmals für die Massenproduktion von blauen Leuchtdioden (LED) genutzt, die bis dahin nur Licht im roten und gelben Spektrum ausstrahlen konnten. In Flachbildschirmen, Verkehrssignalanlagen und bei der Fahrzeugbeleuchtung haben diese hellen, blauen Dioden schnell eine große Bandbreite neuer Anwendungen für sich erschlossen.

Vorteile von GaN

Auf ähnliche Weise bieten die wesentlichen Materialeigenschaften von GaN wichtige Leistungsvorteile für HF- und Mikrowellenanwendungen. Auf der einen Seite ermöglichen die sehr hohe Temperaturtoleranz und die erhöhte Leistungsdichte von GaN technische Konzepte, die sich für leistungsfähigere und räumlich kleinere Lösungen in HF- und Mikrowellenanwendungen anbieten. Zusätzlich dazu schaffen die höhere elektrische Feldstärke und die erheblich größeren Durchschlagsspannungen die Voraussetzung für den Betrieb bei größeren Spannungen, wodurch sich die Impedanzfehlanpassung in Hochleistungsschaltungen reduziert, was im Gegenzug zu einem verbesserten Schaltungsdesign für eine gesteigerte Leistungseffizienz und Lösungen mit größerer Bandbreite führt.

GaN für Radarsysteme der nächsten Generation

Bei Radarsystemen der nächsten Generation beispielsweise kommen die Systemvorteile von GaN ganz deutlich zum Tragen. Entwickler von Radarsystemen haben die Aufgabe, Funktionalität und Leistung zu steigern und gleichzeitig die Größe der Systeme zu verringern. Radarsysteme der nächsten Generation müssen mehrere Aufgaben erfüllen können, wie zum Beispiel Radarerkennung, elektronisches Stören und Kommunikation.

Die größere Bandbreite von GaN-Lösungen wird für neue Systeme entscheidend sein, um die geforderte Mehrzweckfunktionalität zu erreichen. Höhere Leistung in Kombination mit besserer Effizienz und geringerem Platzbedarf werden ebenfalls wichtige Faktoren sein.

Die Vorteile von GaN.

Die Vorteile von GaN.Macom

Macom bietet eine große Bandbreite von gepulsten und linearen HF-GaN-Leistungstransistoren an: diskrete Geräte, Module und Substratträger, die auf einen Betriebsbereich von Gleichspannung bis hin zu 3,5 GHz ausgelegt sind. Die Hochleistungs-GaN-Transistoren eignen sich sehr gut für die zivile Luftfahrtelektronik, Kommunikations- und Netzwerktechnologie sowie Radartechnik, aber auch für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen. Macom verfügt über mehr als 60 Jahre Erfahrung in Standard- und maßgeschneiderten Lösungen mit bipolaren MOSFET- und GaN-Technologien. Die GaN-auf-Siliziumcarbid-Produkte (SiC-Produkte), die als Transistoren und Substrathalter angeboten werden, verwenden einen 0,5-Mikron-HEMT-Prozess und weisen in Bezug auf Leistung, Verstärkung, Verstärkungskonstanz, Effizienz und Robustheit über hohe Betriebsbandbreiten eine sehr gute Leistungsfähigkeit im HF-Bereich auf.

L-Band-GaN-Hochleistungstransistor

Der MAGX-001214-650L00 ist ein mit Gold beschichteter, vorangepasster GaN-auf-Siliziumcarbid-Transistor.

Der MAGX-001214-650L00 ist ein mit Gold beschichteter, vorangepasster GaN-auf-Siliziumcarbid-Transistor.Macom

Der MAGX-001214-650L00 ist ein mit Gold beschichteter, vorangepasster GaN-auf-Siliziumcarbid-Transistor, der für impulsgesteuerte L-Band-Radaranwendungen optimiert ist. Er garantiert eine Spitzenleistung von 650 W mit einer normalen Verstärkung von 19,5 dB und einer Effizienz von 60 %. Außerdem weist der Transistor eine sehr hohe Durchschlagspannung auf, die den Anwendern einen zuverlässigen und stabilen Betrieb bei 50 V unter Bedingungen mit größeren Lastfehlanpassungen erlauben. Das Bauelement wurde als Hochleistungseinheit mit Keramikflansch hergestellt und Macons strengen Eignungs- und Zuverlässigkeitstests unterzogen. Innerhalb des Frequenzbereichs von 1200 bis 1400 MHz arbeitet der robust Transistor mit einer mittleren Betriebsdauer bis zum Ausfall (MTTF) von 5,3×106 Stunden (< TJ 200 °C).

Typische Leistungsmerkmale des GaN-auf-SiC-Transistors von Macom.

Typische Leistungsmerkmale des GaN-auf-SiC-Transistors von Macom.Macom

Vorteile in zivilen Radaranwendungen

Einer der Hauptvorteile dieses neuen GaN-Leistungstransistors ist die hohe Leistung in einem einzelnen Transistor. L-Band-Radarsysteme können tausende von Watt Pulsleistung erfordern. Erreichen lässt sich diese Leistung durch die Kombination von mehreren Leistungstransistoren zu einer Hochleistungsendstufe. Die hohe Leistung des neuen L-Band-GaN-Produkts ermöglicht es, die Größe der kompletten Lösung zu verringern, da für die Endstufe weniger Transistoren verwendet werden. Weiterhin reduziert die höhere Leistungsfähigkeit auch die Vorstufenanforderungen der Endstufe, was wiederum die Anzahl der Komponenten und die erforderliche Leistung verringert, um die gewünschte Funktion zu erzielen. Außerdem mindert die hohe Effizienz den Gesamtstromverbrauch. Und letztendlich verbessern der Betrieb bei 50 V und die höhere VSWR-Toleranz die Systemeffizienz durch Vorspannungsvorteile bei höherer Spannung ohne dabei Schäden zu riskieren, da GaN eine höhere Durchschlagspannung aufweist.