德国莱布尼兹技术研究所(FBH)最近启动了一项联合项目“基于AlN的功率晶体管(ForMikro-LeitBAN)”。高效的能量转换对于AI和工业4.0的应用至关重要,为此的先决条件是有效开关功率半导体,以实现高功率密度,在很大程度可以节能,减少二氧化碳的排除。因此开发高效功率半导体,为可以电动汽车到人工智能的各种新颖应用铺平道。
该项目旨在开发氮化铝(AlN)半导体材料,以合适的器件对其进行测试,并使其可以在将来的系统中使用。迄今为止,氮化铝在电子领域的研究还很少,但其传导损耗却比硅器件低10000倍,并且具有很高的击穿强度和导热率,这是具有高能量密度和效率的功率半导体的理想先决条件。应使用独立式绝缘AlN晶片,并将其作为基板。与外来衬底(例如碳化硅(SiC))上的AlN外延相比,位错密度可以降低五个数量级。
从概念上讲,新型AlN组件基于经过充分研究的GaN技术。一个新的方面是从传统的异质衬底过渡到独立的AlN衬底。ForMikro-LeitBAN正在研究这种AlN晶圆的开发,并在量身定制的设备工艺中对其进行测试。用于毫米波应用和电力电子能量转换器的测试系统使新型高效AlN器件可用于相应系统中。
ForMikro-LeitBAN涉及很多合作伙伴,这些合作伙伴共同覆盖了整个生产链(从AlN晶片到毫米波和电力电子系统),如:Ferdinand-Braun-Institut(FBH)、弗朗霍夫IISB、埃尔兰根(IISB)TU Bergakademie-Freiberg(IAP)、FAU、BTU、柏林工业大学(TUB)等。
系统的效率受到半导体的静态和动态功率损耗的限制,该损耗由相应的材料决定,使用传统的基于硅的功率部件来提高电转换器和功率放大器的效率变得越来越困难。因此,必须研究性能提高的新型半导体材料,并将其推向市场。