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Galliumnitrid: Der unbekannte Superheld

November 2020 | Innovationen

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Transistoren sind ein wichtiger Teil so gut wie aller elektrischen Geräte, vom Wecker bis zum Düsenjet. Als Dünnschicht-Transistoren (engl. thin film transistor, abgekürzt TFT) machen sie Flachbildschirme möglich und auch die Mikroprozessoren in Computern bestehen aus Milliarden kleinster Transistoren. Ihre Aufgabe ist immer die gleiche: Sie steuern elektrische Ströme und Spannungen. Die Leistung von Transistoren wurde seit ihrer Erfindung in den 1940er Jahren immer weiter gesteigert. Nicht unwesentlich dafür ist das verwendete Material: Bestanden die ersten Transistoren aus Germanium und Indium, wird seit den frühen 70er Jahren Silizium eingesetzt, das bis heute den Markt dominiert.

Seit etwa 2010 nimmt ein neues Material den Spitzenplatz in der Transistoren-Technik ein: Gallium-Nitrid (GaN). Außerhalb der Fachöffentlichkeit sind Informationen rar, die Hersteller von GaN-Transistoren kommunizieren die Vorteile der Technologie aber sehr wohl: So sind Transistoren mit Gallium-Nitrid, laut Hersteller Wolfspeed, leistungsfähiger als jene mit Silizium und können in einem deutlich breiteren Temperaturspektrum eingesetzt werden. Wie die EE Times erläutert, sind sie zudem bedeutend kleiner und leichter.

Doch was sind die konkreten Verwendungszwecke von GaN-Transistoren? Elektromobilität spielt eine wichtige Rolle: Beim Unternehmen Transphorm wird Gallium-Nitrid in der Lade-Infrastruktur verbaut. VisIC Technologies setzt Gallium-Nitrid in Fahrzeugen – etwa in sicherheitsrelevanten Trennschaltern – ein. Wolfspeed betont die Vorteile von GaN-Transistoren für den Betrieb des 5G-Funknetzes. Grundsätzlich sind Anwendungen in so gut wie allen elektrischen Geräten denkbar, die bislang mit Silizium-Transistoren bestückt werden. Auch Endverbraucher kommen seit Kurzem mit GaN-Produkten in Kontakt: Gizmochina.com meldet, dass Dell Anfang November das erste Laptop- und Handy-Ladegerät mit GaN-Technologie auf den Markt gebracht hat. Wie vielfältig die Möglichkeiten des neuen Materials in Zukunft noch sein könnten, ist aktuell nicht absehbar.

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