GaN: het vermogen van de toekomst

Als ik aan halfgeleiders of transistoren denk, dan denk ik meestal aan silicium. Maar er zijn nu alternatieven beschikbaar gekomen, met name voor vermogenselektronica. Galliumnitride, oftewel GaN, is zo'n alternatief. Ingenieurs proberen altijd het uiterste uit iets kleins te halen en één van de grootste voordelen van GaN is de hogere vermogensdichtheid. Halfgeleiders van GaN kunnen sneller schakelen en kunnen in een kleinere behuizing een grotere stroomsterkte aan dan halfgeleiders van silicium. Klinkt dat niet geweldig?

Maar u raadt het al: elk voordeel heeft zijn nadeel. FET's van GaN zijn gevoeliger voor de spanning op de gate en het is dus belangrijk de juiste gate driver te gebruiken. De Texas Instruments LMG1210 is bijvoorbeeld een driver die de gate op een veilige spanning van 5 V houdt. TI heeft een referentie-ontwerp voor een halvebrug-gate waarin deze driver gebruikt wordt in combinatie met de EPC enhancement mode GaN FET's en inductoren van Wurth. Dit ontwerp kan tot 50 MHz worden gebruikt, een goed voorbeeld van de hoogfrequente schakelcapaciteiten van GaN in een kleine behuizing.

Blokdiagram van het TIDA-01634 referentie-ontwerp (Bron afbeelding: Texas Instruments)

Gelijkspanningsomvormers vormen één van de belangrijkste toepassingen van GaN-techonologie vanwege de hoge efficiëntie en kleine afmetingen. Maar hoewel efficiëntere voedingen altijd goed van pas komen, zijn er nog andere, meer in het oog springende toepassingen van GaN. Op audiogebied kunnen Klasse D versterkers met GaN-halfgeleiders minder vervorming hebben dan met silicium. Of mijn persoonlijke favoriet: LIDAR-drivers met hogere resolutie.

(Bron afbeelding: EPC)

Het is belangrijk meerdere opties te hebben. Als u denkt dat uw silicium-vermogenstrap het niet meer trekt, dan is het de moeite waard eens naar GaN te kijken.