Immer mehr Anbieter verfügen über GaN-Schaltbausteine der 650-V-Klasse – und fast jeder kocht dabei scheinbar sein eigenes Süppchen. Anwender suchen jedoch vergeblich nach einem Quasi-Standard, wie sie ihn in der Leistungselektronik beispielsweise von MOSFETs kennen. Die israelische Firma Visic Technologies (Vertrieb durch Finepower) macht hier keine Ausnahme, bietet aber ein neuartiges Bausteinkonzept an, das zahlreiche Vorteile kombiniert. Dieser Artikel beschreibt die Besonderheiten und Vorteile dieser GaN-Leistungsschalter sowie spezifische Grundlagen und Zusammenhänge, um diese interessanten Bausteine technisch bewerten und erfolgreich einsetzen zu können.

Vom selbstleitenden Transistor zur selbstsperrenden Kaskode

Bild 1a: Prinzipaufbau des 22 mOhm-Schalters.

Bild 1a: Prinzipaufbau des 22-mΩ-Leistungsschalters. Finepower

Grundsätzlich sind heute GaN-Schaltbausteine fast ausschließlich in professionellen Applikationen zu finden und haben noch nicht den Durchbruch in den Consumer-Bereich geschafft. Das bedeutet unmittelbar, dass an solche Bauelemente erhöhte Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und von Systemseite her auch an das Wärmemanagement zu stellen sind.

Der selbstleitende GaN-Schalttransistor (normally ON) ist ein undotierter D-Mode-HEMT mit einer Schwellspannung von etwa -5 V. Bei einer Nenndurchbruchspannung von 650 V sind heute RDS(ON)-Werte von 22, 80 und 150 mΩ verfügbar. Erweitert als statische p-MOS-Kaskode mit zusätzlicher UVLO-Funktion (Undervoltage Lockout) verwandelt sich der einzelne Schalttransistor in einen selbstsperrenden Schaltbaustein (normally OFF).

 

Den inneren Aufbau der GaN-Schalttransistoren beschreibt der Beitrag im Folgenden.

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