Личный кабинет
Высокоэффективные силовые полупроводники должны проложить путь для широкого спектра новых применений — от электромобильности до искусственного интеллекта (ИИ). Это является целью недавно запущенного проекта «Силовые транзисторы на основе AlN (ForMikro-LeitBAN)», в котором также участвуют члены ящура Fraunhofer IISB и Leibniz FBH.
Aluminiumnitrid-Kristall als Halbleitergrundmaterial für leistungselektronische Bauelemente
Интеллектуальное энергоснабжение, электромобильность, широкополосные системы связи и приложения искусственного интеллекта — количество взаимодействующих и сетевых систем постоянно растет. Однако это также увеличивает потребление первичной энергии. В частности, преобразование электрической энергии в форму, требуемую для конкретного применения, влечет за собой потери — в одной только Европе уже оценивается более трех тераватт-часов. Это соответствует количеству электроэнергии, произведенной электростанцией, работающей на угле среднего размера. В будущем эти потери больше не будут экологически и экономически невыносимыми. ForMikro-LeitBAN разрабатывает технологические меры для повышения эффективности, чтобы использовать приложения в Industry 4.0, AI и других областях.
Новые полупроводниковые материалы могут экономить энергию и значительно снижать выбросы CO 2.
Основным условием для этого является эффективное переключение силовых полупроводниковых приборов, которые обеспечивают высокую плотность энергии. При широкомасштабном использовании они могли бы значительно сэкономить энергию — значительный вклад в сокращение выбросов CO 2 . Для повышения эффективности систем необходимо снизить статические и динамические потери мощности. Однако повышение эффективности вряд ли возможно при использовании современных силовых устройств на основе кремния. Таким образом, новые полупроводниковые материалы с более мощными свойствами должны быть исследованы и доведены до зрелости рынка.
Нитрид алюминия — сырье с потенциалом
Партнеры проекта полагаются на нитрид алюминия (AIN). Этот полупроводниковый материал, который долгое время мало исследовался для применения в электронике, может обеспечить потери передачи в 10 000 раз ниже, чем у кремниевых устройств. Он также характеризуется очень высоким напряжением пробоя и теплопроводностью — идеальные предпосылки для силовых полупроводников с высокой плотностью энергии и эффективностью. Отдельно стоящие изолирующие пластины AlN должны использоваться и квалифицироваться как материальная основа. По сравнению с эпитаксией AlN на инородных подложках, таких как карбид кремния, плотность дислокаций может быть уменьшена на пять порядков. Это дает возможность быстрого и эффективного переключения устройств с высокой надежностью.
Полная технологическая цепочка — от выращивания кристаллов до демонстраторов систем
Новые устройства AlN концептуально основаны на хорошо изученной технологии GaN. Новым является переход от обычных посторонних подложек, таких как карбид кремния, сапфир или кремний, к автономным подложкам AlN. ForMikro-LeitBAN исследует разработку таких пластин AlN и испытывает их в процессе изготовления устройства. Испытательные системы для приложений миллиметрового диапазона и для силовых электронных преобразователей энергии готовят новые высокоэффективные устройства AlN для применения в соответствующих системах. Они готовят передачу этой технологии в промышленную среду. Это планируется как часть последующего проекта. Промышленный консультативный совет поддерживает работу в консорциуме: Infineon для силовой электроники, UMS для технологии миллиметровых волн и III / V-Reclaim для регенерации пластин AlN.
Проект финансируется Федеральным министерством образования и науки Германии (BMBF) на сумму 3,3 млн. Евро в рамках программы ForMikro до 2023 года.
Загрузка