Transistor basiert auf Galliumnitrid

Kristin Kambach
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18.12.2012


Transistoren

Rohstoffe werden knapper, der weltweite Energiebedarf steigt stetig und die Realisierung der Energiewende benötigt Zeit. Die internationale Energieagentur (IAE) prognostiziert bis zum Jahr 2035 einen Anstieg des Energiekonsums von 75%. Energie wird also kostbarer denn je.

Schätzungen zufolge kann moderne Leitungselektronik jedoch heute schon 20% bis 35% Energie einsparen. Zu neuen Möglichkeiten der Energieeffizienzsteigerung wird unter anderem am Frauenhofer-Institut für angewandte Festkörperphysik (IAF) geforscht. Generell steht man in diesem Wissenschaftszweig vor der Herausforderung, die auf dem Halbleitermaterial Silizium basierende Energieumwandlung zu optimieren. Denn auch bei der Nutzbarmachung von Energie geht Energie verloren.

BMBF entwickelt neuen stromsparenden Leiter für Tranistoren

Nun hat das IAF im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojektes „PowerGaNPlus“ einen neuen Transistor entwickelt, der nicht mehr auf Silizium, sondern Galliumnitrid basiert.
Da dieser Halbleiter bei höheren Temperaturen und Spannungen betrieben werden kann und der so betriebene Energiewandler dadurch weniger Kühlung benötigt, können die Systemkosten, welche durch passive Bauteile und Kühlung entstehen, drastisch reduziert werden.

Diese Systemkosten machen bei den herkömmlichen Wandlern auf Siliziumbasis bis zu 40% aus. Auch sind die neuen Energiewandler kleiner und leichter, sodass „mit Galliumnitrid etwa die Hälfte der Kosten bei der Herstellung der Bauteile sowie Energie im Betrieb eingespart werden kann“, wie Projektkoordinator Dr. Michael Schlechtweg erklärt.

Zukünftig einen Wirkungsgrad von 99%

Bisher haben sich die neuen Transistoren in diversen Tests bereits als sehr praxistauglich und erfolgreich erwiesen. In einem Spannungswandler für Solaranlagen wurde ein Wirkungsgrad von 97% erzielt. Dr. Patrick Waltereit, Projektleiter am Frauenhofer IAF, versichert indes, diesen Wert in Zukunft noch über die 99 Prozentmarke steigern zu können.

Kleiner und leistungsfähiger als ihre Vorgänger könnten die Bauelemente mit Galliumnitrid-Technologie nicht nur in der Solarbranche revolutionäre Wirkung erzielen. Durch die Energieeinsparung der moderneren Spannungswandler könnten sie dem Elektro- und Hybridautomarkt zu weiterem Aufschwung verhelfen und sich in nicht allzu ferner Zukunft in fast allen elektronischen Geräten befinden. Ein kleines Teilchen mit großer Wirkung.

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