GaN(z) ordentlich gefaltet Wie Galliumnitrid Einzug in moderne Smartphones hält

900 mAh hatte der Akku des legendären Nokia 3310. Legenden sagen, dass Millionen dieser Geräte noch heute fast voll in den Kellern diverser Haushalte liegen. Das Samsung Galaxy Fold 6 hingegen kommt mit 4.400 mAh daher und lädt in unter 2 Stunden. Doch was steckt an Ladetechnik in solch einem modernen Gerät?

Der Schlüssel zu immer kleineren Geräten mit immer höherer Leistung liegt im Galliumnitrid. Der neue Samsung Schnellladeadapter mit 25 Watt EP-T2510N kommt mit GaN-Technologie. Dies macht ihn nicht nur leistungsfähiger, sondern auch besonders effizient. Zwar gibt es bereits Smartphones, welche mit annähernd der zehnfachen Leistung laden, doch heute geht es um die Effizienz. Besonders kühl, besonders klein. So wurden die Standby-Verluste um 75 Prozent auf gerade einmal 5 mW reduziert. Außerdem spart jeder GaNFast-IC im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumchips 4 kg CO₂ ein.

Doch wie genau funktioniert GaN-Technologie? GaN, ein Halbleitermaterial, bietet gegenüber herkömmlichen Siliziumlösungen signifikante Vorteile. GaN-Transistoren können höhere Spannungen und Ströme handhaben, während sie gleichzeitig weniger Energie in Form von Wärme verlieren. Dies kommt von der höheren Bandlücke, da diese für geringer Leckströme bei hohen Temperaturen und höheren Spannungen sorgt. Außerdem werden durch die höheren Schaltgeschwindigkeiten die Schaltverluste reduziert. Zu guter Letzt sind bei GaN-Bauelementen die Ausgangs- und Gate-Kapazitäten geringer. Dadurch wird weniger Energie zum laden und zu entladen der Schalter benötigt.

Bei den Samsung Modellen der Reihe Galaxy S22, S23 und S24 handelt es sich bereits um GaNFast Galliumnitrid-Power-ICs der nächsten Generation von Navitas. Diese ICs kombinieren mehrere Funktionen auf einem Chip, was zu einer höheren Effizienz und geringeren Größe beiträgt. Die GaN-Technologie ermöglicht es den Ladegeräten, mit höheren Frequenzen zu arbeiten, wodurch die Umwandlung von elektrischer Energie effektiver wird und die Ladezeiten verkürzt werden.

Kampf ums Treppchen

Siliziumtechnologie im Wettbewerb mit SiC und GaN

Zukünftig wird Samsung aber auch die Smartphones der Serie Galaxy A, sowie die modernen Falt-Smartphones Galaxy Z Fold6 und Galaxy Z Flip6 damit ausstatten. Diese Weiterentwicklung verspricht nicht nur schnellere Ladezeiten, sondern auch eine längere Lebensdauer der Geräte, aufgrund der geringeren Wärmeentwicklung, welche den Verschleiß der elektronischen Komponenten reduziert. GaNFast erlaubt außerdem Schaltfrequenzen von bis zu 40 MHz und besitzt eine drei Mal höhere Dichte im Vergleich zu herkömmlichen Produkten und ist dabei 20 Prozent günstiger.

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Ein weiteres spannendes technisches Detail ist die Implementierung von GaN in kabellosen Ladegeräten. Die höhere Effizienz von GaN reduziert den Energieverlust, was bedeutet, dass mehr Energie tatsächlich in das Laden des Geräts fließt. Dies führt zu einer schnelleren und weniger heißen Ladeerfahrung, was besonders bei kabellosen Ladesystemen, die oft für ihre ineffiziente Energieübertragung kritisiert werden, von großem Vorteil ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zukunft der Ladegeräte in der GaN-Technologie liegt. Sie ermöglicht nicht nur schnellere und effizientere Ladevorgänge, sondern auch kleinere und zugleich kühlere Designs, welche perfekt zu den immer anspruchsvolleren und kompakteren Geräten passen. Mit der Einführung dieser Technologie in immer mehr Geräte bringt Samsung nicht nur die Innovation direkt in die Hände der Verbraucher, sondern reduziert somit auch den Energieverbrauch weltweit, da sich diese Ladegeräte zu dutzenden in jedem Haushalt befinden.  (mr)

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