Transphorm, Inc. (Nasdaq: TGAN), ein Weltmarktführer im Bereich der GaN-Leistungshalbleiter, der Zukunft der nächsten Generation von Stromversorgungssystemen, gab heute den Nachweis einer Kurzschlussfestigkeit (Short Circuit Withstand Time, SCWT) von bis zu 5 Mikrosekunden für einen GaN-Leistungstransistor mit einer patentierten Technologie bekannt. Dieser Erfolg markiert einen wichtigen Meilenstein für die gesamte Branche und ist der erste Nachweis einer derartigen Leistung. Er belegt, dass Transphorms GaN die erforderlichen Kurzschlussfähigkeiten für robuste Umrichter wie Servomotoren, Industriemotoren und Automobilantriebe, die traditionell von Silizium-IGBTs oder Siliziumkarbid-MOSFETs (SiC) bedient werden, erfüllen kann, was in den nächsten 5 Jahren zu einem GaN-TAM im Wert von über 3 Milliarden Dollar führen wird.
Die Demonstration wurde mit Unterstützung der Yaskawa Electric Corporation entwickelt, einem langjährigen strategischen Partner von Transphorm und Weltmarktführer für Nieder- und Mittelspannungsantriebe, Servosysteme, Maschinensteuerungen und Industrieroboter. Dadurch wird GaN zu einer äußerst attraktiven Technologie für die Energieumwandlung in Servosystemen, da sie im Vergleich zu etablierten Lösungen einen höheren Wirkungsgrad bei geringerer Größe ermöglicht. Hierfür muss GaN strenge Robustheitstests bestehen, von denen die Kurzschlussfestigkeit die größte Herausforderung darstellt. Im Falle eines Kurzschlusses muss das Bauteil extreme Bedingungen mit sowohl hoher Stromstärke als auch hoher Spannung überstehen. Es kann einige Mikrosekunden dauern, bis das System den Fehler erkennt und den Betrieb herunterfährt. Während dieser Zeit muss das Gerät den Fehler selbständig abfangen.
„Wenn ein Bauelement des Leistungshalbleiters einen Kurzschluss nicht übersteht, kann es zu einem Ausfall des Systems selbst kommen. Bisher war man der Meinung, dass GaN-Leistungstransistoren die Kurzschlussanforderungen für Hochleistungsanwendungen wie unsere nicht erfüllen können“, so Motoshige Maeda, Department Manager of Fundamental R&D Management Department, Corporate Technology Division, Yaskawa. „Nach langjähriger Zusammenarbeit mit Transphorm kamen wir zu dem Schluss, dass diese Einschätzung unbegründet ist. Das hat sich heute als richtig erwiesen. Wir freuen uns über das, was das Team erreicht hat, und können es kaum erwarten, zu demonstrieren, wie diese neue GaN-Funktion unsere Designs verbessern kann.“
Die Kurzschlusstechnologie wurde an einem neu entwickelten GaN-Bauelement mit 15 mΩ und 650 V demonstriert. Dieses Bauelement erreicht einen maximalen Wirkungsgrad von 99,2 % und eine maximale Leistung von 12 kW unter harten Schaltbedingungen bei 50 kHz. Das Bauelement konnte nicht nur seine Leistung, sondern auch seine Zuverlässigkeit unter Beweis stellen, da es die Anforderungen an Hochtemperatur- und Hochspannungsbelastungen erfüllte.
„Standard-GaN-Bauelemente können einem Kurzschluss nur wenige Hundertstel Nanosekunden standhalten, was für eine Fehlererkennung und sichere Abschaltung nicht ausreicht. Mit unserer Kaskodenarchitektur und patentierten Schlüsseltechnologie konnten wir jedoch eine Kurzschlussfestigkeit von bis zu 5 Mikrosekunden ohne zusätzliche externe Komponenten nachweisen, wodurch die Kosten niedrig gehalten werden und die Leistung hoch bleibt“, so Umesh Mishra, CTO und Mitbegründer von Transphorm. „Wir verstehen die Anforderungen an leistungsstarke Wechselrichtersysteme. Wir blicken auf eine langjährige Geschichte der Innovation zurück und sind stolz darauf, dass diese Erfahrung uns dabei geholfen hat, mit GaN die nächste Stufe zu erreichen. Dies ist ein weiterer Beweis für die weltweite Führungsrolle von Transphorm in Bezug auf die Robustheit und Zuverlässigkeit von GaN im Hochspannungsbereich und wird den Einsatz von GaN in Motorantrieben und anderen Hochleistungssystemen entscheidend prägen.“
Die vollständige Beschreibung der SCWT-Ergebnisse, die Analyse der Demonstration und mehr werden voraussichtlich im kommenden Jahr auf einer großen Leistungselektronik-Konferenz vorgestellt.
Über Transphorm
Transphorm, Inc. ist ein Weltmarktführer im Bereich der GaN-Revolution und entwickelt und fertigt leistungsstarke und zuverlässige GaN-Halbleiter für Hochspannungsanwendungen. Transphorm verfügt über eines der größten Power-GaN-IP-Portfolios mit über 1.000 firmeneigenen oder lizenzierten Patenten und produziert die branchenweit ersten JEDEC- und AEC-Q101-qualifizierten Hochspannungs-GaN-Halbleiterbauelemente. Das Geschäftsmodell von Transphorm mit vertikal integrierten Bauelementen ermöglicht Innovationen in jeder Entwicklungsphase: Design, Fertigung, Bauelemente und Anwendungsunterstützung. Die Innovationen von Transphorm überwinden die bisherigen, durch Silizium bedingten Grenzen der Leistungselektronik und ermöglichen einen Wirkungsgrad von über 99 %, eine um 50 % erhöhte Leistungsdichte und 20 % niedrigere Systemkosten. Der Hauptsitz von Transphorm befindet sich in Goleta, Kalifornien. Außerdem unterhält Transphorm Produktionsstätten in Goleta und Aizu, Japan. Weitere Informationen erhalten Sie unter www.transphormusa.com. Folgen Sie uns auf Twitter @transphormusa und WeChat @ Transphorm_GaN.
Über Yaskawa Electric Corporation
Das in Kitakyushu, Japan, ansässige Unternehmen Yaskawa Electric ist ein weltweit führender Anbieter von Kerntechnologien mit Schwerpunkt auf Bewegungssteuerung, Robotik und Systemtechnik. Yaskawa Electric wurde 1915 gegründet und steht seit 100 Jahren für außergewöhnliche Kundenerfahrungen. Der Fokus des Unternehmens liegt auf mechatronischen Lösungen und es hat weltweit über 20 Millionen Frequenzumrichter, 15 Millionen Servomotoren und 300.000 Roboter ausgeliefert. Weitere Informationen finden Sie unter www.yaskawa.co.jp.
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