Wide-Bandgap-Halbleiter SiC vs. GaN: Wer gewinnt das Rennen? Einblicke für Hardware-Entwickler

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Unser Experte Ralf Higgelke, der die Branche seit über 20 Jahren beobachtet, beleuchtet die Evolution von SiC und GaN. Er gewährt exklusive Einblicke in das Potenzial von monolithischem GaN sowie in die Chancen der UWBG-Materialien für die Zukunft.

Die Leistungselektronik steht an einem kritischen Wendepunkt. Die Einführung von Wide-Bandgap- (WBG-)Halbleitern hat die Grenzen dessen, was in Sachen Effizienz, Schaltgeschwindigkeit und Leistungsdichte möglich ist, neu definiert. Doch was steckt hinter dieser technologischen Revolution?

Unser Referent Ralf Higgelke beschreitet zusammen mit den Teilnehmern den Weg von den ersten Siliziumkarbid- (SiC-)Bauelementen zu den hochmodernen Galliumnitrid- (GaN-)Lösungen und den aufkommenden Ultra-Wide-Bandgap- (UWBG-)Materialien wie β-Ga₂O₃ und Diamant. In seinem Vortrag bietet eine einzigartige journalistische Perspektive auf genau diese Entwicklung.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten verfolgt er die Fortschritte in diesem dynamischen Feld akribisch. Der Vortrag ist mehr als nur eine technische Übersicht – er ist eine tiefgehende Analyse der technologischen und industriellen Meilensteine, welche die Branche geprägt haben.

SiC vs. GaN: Die erste und zweite Welle der Innovation

Die Diskussion startet mit einem fundierten Vergleich der Pioniere: SiC und GaN. Basierend auf persönlichen Gesprächen mit führenden Persönlichkeiten aus Wissenschaft und Industrie beleuchtet Higgelke, wie Materialwissenschaft, innovatives Bauelemente-Design und die Bewältigung komplexer Fertigungsherausforderungen aufeinanderfolgende Fortschrittswellen ausgelöst haben.SiC punktet vor allem in Hochspannungs- und Hochleistungsanwendungen, wie beispielsweise E-Mobilität oder erneuerbare Energien, dank seiner hervorragenden thermischen Eigenschaften und seiner Fähigkeit, sehr hohe Durchbruchspannungen zu bewältigen.

GaN überzeugt in Hochfrequenz- und schnell schaltenden Systemen, wie man sie in Netzteilen oder HF-Anwendungen findet, durch geringere Schaltverluste und die Möglichkeit, Bauelemente auf kostengünstigen Silizium-Substraten zu fertigen.Der Vortrag wird die Unterschiede in Kristallwachstum und Bauelemente-Architekturen detailliert gegenüberstellen und dabei die menschlichen und technologischen Geschichten hinter diesen Innovationen miteinander verknüpfen.

Die Dynamik der Lieferkette und der Blick nach vorn

Der Fortschritt in der WBG-Welt ist eng mit den globalen Lieferketten verknüpft. Der Vortrag von Ralf Higgelke untersucht die jüngsten Verschiebungen und beleuchtet eine spannende Entwicklung: das Aufkommen von monolithischem bidirektionalem GaN. Diese Technologie wird als entscheidender Katalysator für hochentwickelte Leistungselektronik betrachtet, da sie völlig neue Topologien in der Schaltungstechnik ermöglicht, insbesondere in Wechselstromanwendungen.

Abschließend richtet sich der Blick auf die Zukunft: Die Ultra-Wide-Bandgap- (UWBG-)Materialien wie β-Ga₂O₃und Diamant. Diese Materialien versprechen nochmals deutliche Steigerungen bei der Durchbruchspannung und der Effizienz, was sie zu idealen Kandidaten für die nächste Generation von Hochspannungs- und Hocheffizienzsystemen macht. Doch welche Hindernisse müssen in Materialwachstum und Bauelemente-Fertigung noch überwunden werden, bevor diese UWBG-Vision Realität wird? (heh)

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