Transphorm bekommt ARPA-E-Auftrag für neuartige Vier-Quadranten-GaN-Schalter mit bidirektionaler Strom- und Spannungssteuerung

GaN-Pionier erforscht die nächste Generation der Stromwandlung, bei der ein Transphorm FQS mehrere Silizium-Bauelemente ersetzen kann

GOLETA, Kalifornien (USA)--(BUSINESS WIRE)--Transphorm, Inc. (Nasdaq: TGAN) – ein Pionier und globaler Anbieter von hochzuverlässigen, leistungsstarken Galliumnitrid-Energieumwandlungsprodukten (GaN) – teilte heute mit, dass das Unternehmen einen Auftrag von der Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) erhalten hat. Das Projekt ist Bestandteil des ARPA-E-CIRCUITS-Programms und umfasst im Rahmen eines Untervertrags mit dem Illinois Institute of Technology die Lieferung von Vier-Quadranten-Schaltern (FQS) auf GaN-Basis für den Einsatz in verschiedenen Stromumwandlungsanwendungen, darunter auch neuartige Anwendungen wie Stromquellen-Wechselrichter, Zyklo-Wandler für Antriebe und Mikro-Wechselrichter, Matrix-Schalter sowie Solid-State-Schutzschalter. Die Initiative ist das Resultat von Transphorms fundiertem Fachwissen im Bereich der GaN-Technologie (insbesondere der bidirektionalen GaN-Technologie) und dem Interesse von Industrie und Universitäten, die Möglichkeiten der lateralen GaN-Schalter weiter zu erforschen.

Transphorm wird den Prototyp der FQS-Plattform mit seiner 650-V-GaN-Technologie herstellen, die nach wie vor die branchenweit höchste Schwellenspannung (4 V) in einem 4-Pin-TO-247-Gehäuse bietet. Es wird erwartet, dass das Projekt in weniger als einem Jahr abgeschlossen sein wird.

Die Bedeutung der Innovation echter bidirektionaler GaN-Schalter

Transphorms standardmäßige laterale GaN-FETs bieten von Haus aus einen bidirektionalen Stromfluss. Bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise Stromquellen-Wechselrichter für Motorantriebe, Zyklo- und Matrixwandler, benötigen jedoch auch eine bidirektionale Spannungssteuerung, um den Stromfluss effektiv zu steuern. Üblicherweise wird diese Fähigkeit erreicht, indem zwei FETs in Reihe geschaltet werden und die Body-Diode der Bauelemente zur Steuerung und Kontrolle des Stromflusses eingesetzt wird, oder durch zwei IGBTs und zwei Dioden, sodass vier Bauelemente benötigt werden.

Der FQS, der auch als echter bidirektionaler Schalter bezeichnet wird, ersetzt die Ansätze mit zwei FETs oder zwei IGBTs und zwei Dioden durch ein einziges Bauelement, das eine bidirektionale Spannungssteuerung und einen bidirektionalen Stromfluss realisieren kann. Der FQS nutzt zwei Gates, um Spannungen beider Polaritäten zu sperren oder Strom in beide Richtungen durchzulassen. Da es sich um ein einziges Bauelement handelt, sind weniger Teile erforderlich, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, wodurch eine höhere Leistungsdichte, eine höhere Zuverlässigkeit und eine Senkung der Gesamtsystemkosten möglich sind.

„Es ist aufregend, den Tag herannahen zu sehen, an dem bidirektionale Schalter auf GaN-Basis für die kommerzielle Produktion bereit sein werden“, sagt der emeritierte Professor Tom Jahns, FIEEE, NAE, von der University of Wisconsin – Madison. „Leistungselektronik-Ingenieure erwarten sehnsüchtig den Tag, an dem bidirektionale Schalter mit MOS-Gate verfügbar sein werden, denn sie sind der Schlüssel zur Umsetzung vielversprechender Leistungswandler-Topologien, mit denen sich Effizienz, Leistungsdichte und Fehlertoleranz in vielen Anwendungen verbessern lassen. Sie haben das Potenzial, die Marktfähigkeit neuer Produkte wie Halbleiterschalter und integrierte Motorantriebe wesentlich zu verbessern, da sie deutlich kompakter und effizienter sind als die heutigen siliziumbasierten Schalter.“

„Nun ist die Verbreitung von GaN an einem Punkt angelangt, an dem es Sinn macht, ein bidirektionales FQS-Bauteil in den Markt einzuführen“, sagte Dr. Rakesh Lal, Technical Fellow bei Transphorm. „Mit der lateralen GaN-Technologie können kompakte FQS-Dies hergestellt werden, da der Bereich der Spannungsblockierung gemeinsam verwendet werden kann. Diese Konfiguration kann nicht mit vertikalen Technologien für Leistungsbauelemente wie Silizium oder Siliziumkarbid umgesetzt werden, was GaN-FQS einen klaren Leistungs- und Kostenvorteil verschafft. Dank unseres FQS erhält man echte Bidirektionalität in einem schnellen, verlustarmen Schalter, von dem wir glauben, dass er durch die Partnerschaften des CIRCUITS-Programms die nächste Generation von Stromwandlerprodukten inspirieren wird.“

Über Transphorm

Transphorm, Inc., ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der GaN-Revolution, entwickelt und fertigt hochleistungsfähige und hochzuverlässige GaN-Halbleiter für Hochspannungs-Stromwandlungsanwendungen. Mit einem der größten Portfolios an geistigem Eigentum im Bereich Energie-GaN von mehr als 1.000 eigenen oder lizenzierten Patenten produziert Transphorm die branchenweit ersten JEDEC- und AEC-Q101-zertifizierten Hochspannungs-GaN-Halbleiterbauelemente. Das vertikal integrierte Geräte-Geschäftsmodell des Unternehmens ermöglicht Innovation in jeder Entwicklungsphase: Design, Herstellung, Geräte- und Anwendungssupport. Die Innovationen von Transphorm führen die Leistungselektronik über die Grenzen von Silizium hinaus und erreichen einen Wirkungsgrad von über 99 %, 40 % mehr Energiedichte und 20 % niedrigere Systemkosten. Transphorm hat seinen Hauptsitz in Goleta, Kalifornien, und verfügt über Produktionsstätten in Goleta und Aizu, Japan. Weitere Informationen finden Sie auf www.transphormusa.com. Folgen Sie uns auf Twitter @transphormusa und WeChat @ Transphorm_GaN.

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