Forschung GaAs-Leistungshalbleiter von 35PE bereit für die Serie

Die höhere Effizienz gegenüber Silizium-Dioden und die kostengünstigere Fertigungstechnologie ist nach Angaben der 3-5 Power Electronics jetzt nachgewiesen.

Die Dresdener 3-5 Power Electronics (kurzform 35PE) habe in den zurückliegenden Monaten die Voraussetzungen für die Markteinführung neuartiger Leistungshalbleiter erfüllt, heißt es in der aktuellen Mitteilung. Für die Dioden aus Galliumarsenid (GaAs) wurden in umfangreichen Tests eine hohe Effizienz sowohl der Produkteigenschaften als auch der Herstellbarkeit nachgewiesen. Die Bauelemente seien für Anwendungen in den Bereichen erneuerbare Energien und Elektromobilität bestens geeignet.

Eine Ergänzung der bisher auf dem Markt offerierten Leistungshalbleiter in Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) durch das seit Jahrzehnten im Niedervoltbereich eingesetzte Halbleitermaterial GaAs, ist eines der Ziele von Gerhard Bolenz und Volker Dudek, die gemeinsam mit Richard J. Kulle 2015 in Dresden die 3-5 Power Electronics gegründet haben. Galliumarsenid-Leistungshalbleiter hätten vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften als Silizium sowie die beiden Wide-Bandgap-Materialien SiC und GaN.

Dem mittlerweile auf zehn hochspezialisierte Ingenieure angewachsenen Entwicklungsteam ist es gelungen, das weit verbreitete Halbleitermaterial Galliumarsenid (GaAs) so zu konditionieren, dass es für den Aufbau von Dioden zur Schaltung hoher Spannungen und Ströme eingesetzt werden kann.

Die Bewertungen der elektrischen Eigenschaften bestätigen eine höhere Effizienz gegenüber den gebräuchlichen Silizium-Dioden, heißt es. Ein zusätzlicher positiver Aspekt ergibt sich eben aus einer, gegenüber Siliziumkarbid-Dioden, deutlich kostengünstigeren Herstellungstechnologie.

Die aktuell verfügbaren Bauelemente sind das Ergebnis eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundprojektes mit sächsischen Unternehmen und Forschungsinstituten. „Der wichtigste Beweggrund für die Ansiedlung unseres Unternehmens in Dresden ist die sehr komprimierte Forschungs- und Servicelandschaft im Bereich der Halbleitertechnik“ sagt der für die F&E-Prozesse zuständige Geschäftsführer Dr. Volker Dudek.

Die erreichten Kennwerte der GaAs-Dioden ermöglichten laut 35PE ihren Einsatz in energieeffizienten und kostengünstigen Schaltungen der Leistungselektronik. Typische Anwendungen sind Inverter für leistungsfähige Photovoltaik Anlagen, Schnelladestationen für Elektroautos oder Einrichtungen für das kabellose Laden großer Batterien.

Wie das Unternehmen mitteilt, habe der international anerkannte Ingenieurdienstleister ELECTRONIC MINDS Ltd. (UK) die Funktionen und die angestrebten Leistungsparameter der Dioden bestätigt. Die kontinuierliche Herstellbarkeit der Bauelemente wurde über eine Nullserie erprobt. In diesem Zusammenhang wurden renommierte Kooperationspartner wie die Azur Space Solar Power aus Heilbronn in die Wertschöpfungskette integriert. Als wichtiges Element der Marktakzeptanz erfolgte im Juli 2022 die Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems der 3-5 Power Electronics nach ISO 9001. Damit hat das Unternehmen die Basis für weitere, kundenspezifische Zertifizierungen geschaffen.

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