Hier (Beitrag "Infineon kauft International Rectifier - Gut oder Schlecht?") hatte ich nach den Eigenschaften von Galliumnitrid Transistoren gefragt. Leider wurde das nach Offtopic verschoben. Was für Eigenschaften haben Galliumnitrid Transistoren und was können die besser und was schlechter? BTW: Ich finde diese Frage nicht offtopic.
Welche der Antworten, die dir Tante Google gibt, gefällt dir denn nicht? http://www.pro-physik.de/details/news/1117533/Galliumnitrid_-_neues_Material_fuer_die_Leistungselektronik.html http://de.wikipedia.org/wiki/Galliumnitrid#Einsatzgebiete http://www.springerprofessional.de/hf-leistungselektronik-besser-mit-galliumnitrid-transistoren/4710550.html
Togam schrieb: > Was für Eigenschaften haben Galliumnitrid Transistoren und was können > die besser und was schlechter? Also effizienter sind die z.Zt. wohl nicht. Eines der ersten Suchergebnisse bringt einen 1KW-Wandler zutage, der etliche Transistoren enthält, die an einem Kühltunnel montiert sind...das passiert einem mit modernen Si-Mosfets eher nicht.
Galliumnitrid Transistoren haben kleinere Kapazitäten als vergleichbare Silizium Mosfets. Dadurch sind die Ansteuerverluste geringer und es sind auch höhere Schaltfrequenzen möglich.
0815 schrieb: > die an einem Kühltunnel montiert sind... Bei den genannten 94% Wirkungsgrad (bestenfalls) entstehen 60 Watt Verluste. Der Kühltunnel hat glaube ich nur 3 - 4 cm Ksntenlänge. Und worst case gibt's noch viel mehr Verluste... Das geht mit Si aber sicher besser: http://www.computerbase.de/2014-08/super-flower-holt-effizienzkrone-bei-netzteilen-zurueck/
Gallium-Arsenid und Gallium-nitrid ist nicht das selbe.Soweit ich weiss werden sie haupsächlich in neuen Radaren eigebaut.Das sind Radare mit aktiven Antennen, also praktisch besteht so eine Antenne aus tausenden Sende-Empfang Modulen und in diesen Modulen werden diese Transistoren eigesetzt.
Der Rollstuhlführer schrieb im Beitrag #3774546:
> deswegen, um den damaligen HW Produzenten nicht das Wasser abzugraben.
Neue Technologie muss mit notwendigerweise neuentwickelten
Herstellungsverfahren gegen kostengünstige bestehende Technologie
antreten. Wenn die Vorteile nicht gross genug sind, um jenseits kleiner
Nischen Erfolg zu haben, dann ändert sich auch wenig an dieser
Situation. Mangels Masse bleibt es teuer. Eine Verschwörungstheorie ist
dafür nicht nötig.
Es kann auch sein, dass neue Technologie prinzipbedingt teurer bleibt.
So bildet Silizium ein als Isolator gut geeignetes Oxid aus. Das ist bei
anderen Materialien nicht der Fall, was die Herstellung verteuert.
Die Halbeiter mit größerer Bandlücke, wie GaN und SiC haben Vorteile bei höheren Temperaturen und ggf. höheren Spannungen. Damit können die Leistungsteile dann ggf. kleiner und leichter werden. Es könnte auch wegen höherer Beweglichkeit schneller werden - das würde bei Schaltnetzteilen auch in Richtung kleiner und leichter, aber nicht unbedingt effizienter gehen. Interessant könnte es ggf. auch für HF Leistungsanwendungen werden, wie Radiosender, ggf. Handys. Da ist Silizium halt nicht die beste Wahl. Teuer bleibt GaN wohl auf alle Fälle - trotz der vielen LEDs sind die Wafer noch viel teurer als bei Silizium, und das hat nicht nur mit der Menge zu tun, sondern viel mit den Eigenschaften des Materials. Die Isolierung mit SiO2 ist dann noch einmal ein weiterer Grund für den Kostenvorteil von Si-Basierten ICs - wobei die neuen CPUs ja schon low K Isolatoren nutzen, es geht also auch anders.
Mobilität ist ein Maß dafür, wie schnell die Ladungsträger (Elektronen, Löcher) in dem Kristallgitter sich bewegen können, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Je niedriger die Mobilität, desto stärkeres Feld ist erforderlich, um sie schnell zu bewegen. In einem Transistor, der versucht, ein viele Gigahertz Signal zu verstärken wird schleche Mobilität zu schlechter Verstärkung und Verstärkung ist das Hauptmaß eines Transistors ob er sich lohnt in den meisten seiner Anwendungen. Die Antwort war, in Halbleitern aus GaAs gefunden, anstatt Silizium. GaAs hat typischerweise rund sechs Mal die Elektronenmobilität von Silicon und bietet das Potenzial für deutlich schnellere Transistoren. GaAs hat auch bewiesen, weniger rauschend zu sein, so dass die beiden Hauptprobleme in einem HF-Transistor, Geschwindigkeit und Rauschen, von der GaAs-Transistors gelöst wurden. Die Realität war nicht so gut wie ursprünglich erwartet. Es hat fast zwei Jahrzehnte gedauert bis GaAs-Komponenten, den Übergang von den frühen Produktionskomponenten zu den heutigen reifen Volumenprodukten gemacht haben. Die Probleme mit GaAs waren vielfältig. Es erwies sich als sehr schwierig herzustellendes Material und ausserdem erwiesen sich die Transistoren sehr zerbrechlich, leicht zu beschädigen durch elektrostatische Entladung, Überhitzung oder elektrische Überlast, viel mehr als aus Silizium. Gallium-nitrid soll in dieser Hinsicht besser sein.
Ulrich H. schrieb: > das würde bei > Schaltnetzteilen auch in Richtung kleiner und leichter, aber nicht > unbedingt effizienter gehen. Wenn die Transistoren schnelleres Schalten ermöglichen, werden aber zumindest alle anderen Komponenten von Schaltnetzteilen automatisch effizienter. Wenn man für Trafos/Spulen nur noch je 1cm Draht braucht, weil man mit 20MHz taktet, dann entsteht hier kaum noch Verlustleistung. Bei den Kondensatoren ist es ähnlich. Also es wäre schon ein großer Schritt, wenn diese Transistoren (bei sonst gleichen techn. Daten) 10x so schnell schalten könnten. Wenn man dazu dann aber 50A Treiberstrom braucht, ist das Ganze ein Marketinggag. Der Hinweis auf resonante Wandler zeigt irgendwie in diese Richtung...
0815 schrieb: > Wenn die Transistoren schnelleres Schalten ermöglichen, werden aber > zumindest alle anderen Komponenten von Schaltnetzteilen automatisch > effizienter. Hoch getaktete Schaltnetzteile sind zunächst nur kleiner. Nicht unbedingt effizienter, wenn damit deren Wirkungsgrad gemeint ist.
Ich glaube nicht dass, diese Transistoren in Schaltnetzteilen eigebaut werden, dafür sind sie zu teuer un zu empfindlich. Sie sind nur für HF geeignen.
A. K. schrieb: > Hoch getaktete Schaltnetzteile sind zunächst nur kleiner. Nicht > unbedingt effizienter, wenn damit deren Wirkungsgrad gemeint ist. Wenn man sie immer kleiner macht, steigt der Wirkungsgrad nicht. Lässt man alle Komponenten gleich groß, steigt der Wirkungsgrad mit der Schaltfrequenz deutlich. Einen entsprechend schnellen Transistor natürlich vorausgesetzt.
@ Kniep (Gast) >Arsen ist giftig!!! Deshalb gehören der Mist verboten!!! Natriumchlorid besteht ebenfalls aus den hochreaktiven und giftigen Elementen Natrium (entzündet sich bei Wasserkontakt) und Chlor (Giftgas!). Trotzdem wird es zum tausenden Tonnen jeden Tag konsumiert. Ausserdem sind die Chemikalien in der normalen Siliziumtechnologie auch alles andere als harmlos. http://de.wikipedia.org/wiki/Trichlorsilan
> Ich glaube nicht dass, diese Transistoren in Schaltnetzteilen eigebaut > werden, dafür sind sie zu teuer un zu empfindlich. Sie sind nur für HF > geeignet. LEDs waren mal nur Ersatz für kleine Signallämpchen, MOSFETs nur schwache, sparsame und langsame Transitoren und überhaupt Transistoren waren doch nur kalte Röhren für kleine Batteriegeräte. Was neue, oder besser noch nicht im Masseneinsatz befindliche Technik wirklich mal Leisten wird, ist vorher regelmäßig das, was sie doch garnicht kann.
Pink Shell schrieb: > as geht mit Si aber sicher besser: > http://www.computerbase.de/2014-08/super-flower-holt-effizienzkrone-bei-netzteilen-zurueck/ Wer sagt denn, dass das Ding nur mit Si-Halbleitern arbeitet? Da sind ganz sicher SiC-Dioden drin (kosten ja auch nichts mehr). Fachmann schrieb: > Ich glaube nicht dass, diese Transistoren in Schaltnetzteilen eigebaut > werden, dafür sind sie zu teuer un zu empfindlich. Sie sind nur für HF > geeignen. GaN-Transistoren sind für Schaltnetzteile gebaut. Du meinst vermutlich GaAs. Zugegeben, beide sind üblicherweise HEMT. Trotzdem haben sie völlig andere Einsatzbereiche. Ulrich H. schrieb: > Die Halbeiter mit größerer Bandlücke, wie GaN und SiC haben Vorteile bei > höheren Temperaturen und ggf. höheren Spannungen. Damit können die > Leistungsteile dann ggf. kleiner und leichter werden. Das ist nicht der Hauptgrund, um auf Wide-Bandgap zu gehen. Es gibt bisher erst einen Hersteller, der überhaupt ein Serienbauteil mit höherer Temperaturfestigkeit heraus gebracht hat (und das ist ST mit einem 200°C-SiC-Transistor). Alle anderen bleiben schön brav bei ihren 125-175°C. Die Gehäusetechnik begrenzt die Temperatur, nicht der Halbleiter. Der entscheidende Vorteil ist dass man mit hoher Bandlücke Schottkys und MOSFET bei hohen Spannungen mit halbwegs akzeptablen Bahnwiderstand und Chipkapazitäten bauen kann und die Schaltverluste von solchen Bauteilen prinzipbedingt kleiner sind. Und GaN ist was das angeht noch besser als SiC, weshalb es sich auch bei kleineren Spannungen noch lohnt.
Mit SiC-Transistoren werden sauteure Verstärker gebaut: http://www.progressiveaudio.de/DOWNLOAD/Test_A_1-stereoplay_10-2011.pdf Im Artikel wird auch auf die Vorzüge von GaN eingegangen.
Properties Si GaAs 4HSiC GaN
Bandgap (eV)
1.11 1.43 3.26 3.42
Relative Dielectric Constant
11.8 12.8 9.7 9.0
Breakdown Field (V/cm)
2.5e5 3.5e5 35e5 35e5
Saturated Velocity (cm/sec)
1.0e7 1.0e7 2.0e7 1.5e7
Electron Mobility (cm²/V-sec)
1350 6000 800 1000
Hole Mobility (cm²/V-sec)
450 330 120 300
Thermal Conductivity (W/cm-°K)
1.5 0.46 4.9 1.7
Ich sehe nicht ein wo da die Vorteile von SiC gegenüber nomalen Mosfets
sind.Es hat viel schlechtere Electron Mobility, kann also nicht so gut
Hochfrequenz Verstärken. Naja für Audio reicht es vermutlich
aus.Hochspannungs MOSFETS gibts auch, obwohl keine 1200 Volt, aber das
braucht man nicht in einem Verstärker. Ist also nur Abzocke.
@ J. Ad. (gajk) >Mit SiC-Transistoren werden sauteure Verstärker gebaut: Das werden sie anscheinend. >http://www.progressiveaudio.de/DOWNLOAD/Test_A_1-s... >Im Artikel wird auch auf die Vorzüge von GaN eingegangen. jaja, der übliche audiophile Voodooschwachsinn. Naja.
Fachmann schrieb: > Ich sehe nicht ein wo da die Vorteile von SiC gegenüber nomalen Mosfets > sind.Es hat viel schlechtere Electron Mobility, kann also nicht so gut > Hochfrequenz Verstärken. Naja für Audio reicht es vermutlich > aus.Hochspannungs MOSFETS gibts auch, obwohl keine 1200 Volt, aber das > braucht man nicht in einem Verstärker. Ist also nur Abzocke. Die Bandlücke ist entscheidend. Dadurch hat man eine viel höhere Durchbruchfeldstärke und kann deshalb die Schichten dünner machen und den Halbleiter viel höher dotieren, was den Widerstand bezogen auf die Fläche um Faktor 100 verringern kann. Die Elektronenmobilität spielt auch bei Leistungshalbleitern keine große Rolle. Die Welt besteht nicht nur aus Audioverstärkern. Jedes Niederspannungs-Schaltnetzteil profitiert von den Eigenschaften von SiC. Nur der Preis verhindert einen breiten Einsatz. Das ändert sich aber in nächster Zeit. Übrigens: Den Bauteilehersteller aus dem Artikel gibt es nicht mehr.
Falk Brunner schrieb: > @ J. Ad. (gajk) > >>Mit SiC-Transistoren werden sauteure Verstärker gebaut: > > Das werden sie anscheinend. > >>http://www.progressiveaudio.de/DOWNLOAD/Test_A_1-s... > >>Im Artikel wird auch auf die Vorzüge von GaN eingegangen. > > jaja, der übliche audiophile Voodooschwachsinn. Naja. Naja, wenn du es gelesen hättest, hättest du gelesen, dass es um deren (SiC) Einsatz im Bereich Energietechnik geht, wo auch IGBTs eingesetzt werden.
Das ist sehr komplexes Thema.Da spielen viele Faktoren zusammen, deswegen kann man erfahrung auf diesem Gebiet.Aber wenn die Leute , die damit zu tun haben sagen, dass GaN Transistoren besser sind, dann sind sie es vermutlich.So wie ich das verstanden habe erlauben sie grössere Strömme und höhere Spannungen und dadurch kann ein GaN Transistor zwei Si Transistoren ersetzen und haben bessere Effizienz.Dadurch wird der ganze Verstärker einfacher und braucht veniger Strom.
@ Fachmann (Gast) Nickname aus dem Zufallsgenerator? >Das ist sehr komplexes Thema.Da spielen viele Faktoren zusammen, In der Tat. Was aber nicht heißt, dass elementare Gunrdlagen nicht gelten. >deswegen kann man erfahrung auf diesem Gebiet.Aber wenn die Leute , die >damit zu tun haben sagen, dass GaN Transistoren besser sind, dann sind >sie es vermutlich. Auf dieses Weise hielten sich Päpste und Fürsten Jahrhunderte an der Macht! Glauben statt WISSEN! >So wie ich das verstanden habe erlauben sie grössere >Strömme und höhere Spannungen und dadurch kann ein GaN Transistor zwei >Si Transistoren ersetzen und haben bessere Effizienz.Dadurch wird der >ganze Verstärker einfacher und braucht veniger Strom. Schöne Theorie, leider vollkommen falsch. Das Dokument redet von einem Edel-Audioverstärker im Klasse A Betrieb! Da kannst du den effizentesten, tollsten, besten Transistor einbauen, die EFFIZIENZ ändert sich keine Sekunde! Denn es wird immer verdammt viel Energie im Linearbetrieb verheizt. Transistoren mit höherer Sperrspannung und niedrigerem Einschaltwiderastand bringen nur dann Vorteile, wenn sie im SCHALTBETRIEB arbeiten. Um das zu verstehen, muss man kein Experte sein, das sind Grundlage, die jeder Techniker oder Student nach ein paar Semestern kapiert haben sollte.
Ich spreche nicht vom Edel-Audioverstärker im Klasse A Betrieb sondern vom Radarverstärker in einem anderen Artikel.Übrigens benutzt der Edel-Audioverstärker SiC transistoren und keine GaN.
@ J. Ad. (gajk) >>>http://www.progressiveaudio.de/DOWNLOAD/Test_A_1-s... >>>Im Artikel wird auch auf die Vorzüge von GaN eingegangen. >> jaja, der übliche audiophile Voodooschwachsinn. Naja. >Naja, wenn du es gelesen hättest, hättest du gelesen, dass es um deren >(SiC) Einsatz im Bereich Energietechnik geht, wo auch IGBTs eingesetzt >werden. Im Gegensatz zu dir hab ich den nicht nur gelesen, sondern auch verstanden und hab mich nicht von dem Bullshit-Bingo mit tollen Wörter besoffen quatschen lassen! "Ihre Bewunderung gilt vielmehr der makellosen, langgeschwungenen Kennlinie, die den von Röhrentrioden gleich." Jaja, weil MOSFETs das ja auch überhaupt nicht haben?!? "Zur Dämpfung in 0,75 Dezibel Schritten dienen neben einer Handvoll von Präzisionswiderständen, 16 Doppelkontakt Vakuumrelais, ergo das Allerfeinste". Jaja, und wenn man sein Auto millimetergenau einparkt, verbessert dass die Lebensdauer der Reifen und rundet das Fahrgefühl ab.
Antimedial schrieb: > Das ist nicht der Hauptgrund, um auf Wide-Bandgap zu gehen. Es gibt > bisher erst einen Hersteller, der überhaupt ein Serienbauteil mit > höherer Temperaturfestigkeit heraus gebracht hat (und das ist ST mit > einem 200°C-SiC-Transistor). Alle anderen bleiben schön brav bei ihren > 125-175°C. Das halte ich für ein Gerücht. http://www.genesicsemi.com/high-temperature-sic/high-temperature-sic-junction-transistors/ http://www.cissoid.com/high-temperature-electronics/ht-standard-products/planet-high-temperature-transistors%2c-switches-and-diodes.html Dehnt man das auf "normale" Bauteile aus, liefern auch TI, Linear oder Honeywell seit längerem solche Hochtemperaturbauteile
Wer die meisten Ausrufezeichen benutzt, hat Recht. Das ist hier so; keine Diskussion! :-((
Arc Net schrieb: > Das halte ich für ein Gerücht. Das sind alles Spezialbauteile, hauptsächlich für das Militär. Für normale Anwendungen nicht zu bezahlen. Die Serienhersteller (Cree, Rohm, Infineon, etc.) verwenden alle Standard-Packages. Ausnahme ist wie gesagt ST mit seinem 200°-Package. Arc Net schrieb: > Dehnt man das auf "normale" Bauteile aus, liefern auch TI, Linear oder > Honeywell seit längerem solche Hochtemperaturbauteile Es ging aber nicht um "normale" Bauteile.
Antimedial schrieb: > Arc Net schrieb: >> Das halte ich für ein Gerücht. > > Das sind alles Spezialbauteile, hauptsächlich für das Militär. Für > normale Anwendungen nicht zu bezahlen. Die Serienhersteller (Cree, Rohm, > Infineon, etc.) verwenden alle Standard-Packages. Ausnahme ist wie > gesagt ST mit seinem 200°-Package. Mal ins Datenblatt geschaut (abgesehen davon, dass das Teil von ST in der Evaluierungsphase ist)? PD bei Tc = 200 °C ist 0 W, dagegen schafft http://www.genesicsemi.com/images/hit_sic/sjt/GA50JT06-258.pdf da noch 180 W. So was ist nie günstig. Der günstige, ebenso bei Digikey kaufbare http://www.genesicsemi.com/images/products_sic/sjt/GA50JT12-247.pdf 190 W @ Tc = 100 °C vs 150 W @ Tc = 100 °C bei ST (ja ich weiß, dass die nicht direkt vergleichbar sind, allerdings sieht man z.B. bei der Thermal resistance junction-case 0.26 °C/W vs. 0.65 °C/W bei ST was Sache ist)
Letzterer hat aber wieder ein ganz normales Package und deshalb auch eine ganz normale Maximaltemperatur. Und der erste ist eben wieder ein Spezialtyp für militärische Anwendungen. Davon abgesehen sind die Bauteile Junction-FET, die machen keinen Spaß. Und es ändert nichts am ursprünglichen Argument, dass die höhere Maximaltemperatur nicht der Hauptgrund für den Einsatz von SiC in Massenanwendungen ist.
Ja aber die haben ein sehr kleines Rds(on), Und je kleiner das ist desto weniger Verluste entstehen im Transistor.Normale MOSFET's haben Rds(on) so um die 200-300 mOhm
@ Fachmann (Gast) >Ja aber die haben ein sehr kleines Rds(on), Und je kleiner das ist desto >weniger Verluste entstehen im Transistor. Aber nur im Schaltbetrieb. >Normale MOSFET's haben Rds(on) so um die 200-300 mOhm Diese allgemeine Aussage ist so allgemein falsch. Niedervolt-MOSFETs gehen bis in den einstelligen mOhm Bereich.
Falk Brunner schrieb: > @ J. Ad. (gajk) > >>>>http://www.progressiveaudio.de/DOWNLOAD/Test_A_1-s... > >>>>Im Artikel wird auch auf die Vorzüge von GaN eingegangen. >>> jaja, der übliche audiophile Voodooschwachsinn. Naja. > >>Naja, wenn du es gelesen hättest, hättest du gelesen, dass es um deren >>(SiC) Einsatz im Bereich Energietechnik geht, wo auch IGBTs eingesetzt >>werden. > > Im Gegensatz zu dir hab ich den nicht nur gelesen, sondern auch > verstanden und hab mich nicht von dem Bullshit-Bingo mit tollen Wörter > besoffen quatschen lassen! ...bla bla bla. Da sieht man wie betriebsblind und voreingenommen du bist. Es ging hier nicht um den Testbericht, sondern um die Ausführungen zu SiC und GaN in dem blau hinterlegten Kasten innerhalb des Testberichts. > "Ihre Bewunderung gilt vielmehr der makellosen, langgeschwungenen > Kennlinie, die den von Röhrentrioden gleich." > > Jaja, weil MOSFETs das ja auch überhaupt nicht haben?!? > > "Zur Dämpfung in 0,75 Dezibel Schritten dienen neben einer Handvoll von > Präzisionswiderständen, 16 Doppelkontakt Vakuumrelais, ergo das > Allerfeinste". > > Jaja, und wenn man sein Auto millimetergenau einparkt, verbessert dass > die Lebensdauer der Reifen und rundet das Fahrgefühl ab. ...das Reinkopieren hättest du dir sparen können, da es hierum ja gar nicht geht. Thema verfehlt. Aber gut, dass man mal wieder seinen Vodo-Standpunkt hat vertreten können.
@ J. Ad. (gajk) >...bla bla bla. >Da sieht man wie betriebsblind und voreingenommen du bist. Nö. > Es ging hier >nicht um den Testbericht, sondern um die Ausführungen zu SiC und GaN in >dem blau hinterlegten Kasten innerhalb des Testberichts. Dann solltest du mal an deiner Kommunikation arbeiten. Denn DAS kam bei deinem Beitrag SO nicht rüber! Beitrag "Re: Galliumnitrid Transistoren"
Falk Brunner schrieb: > Welche der Antworten, die dir Tante Google gibt, gefällt dir denn nicht? > > http://www.pro-physik.de/details/news/1117533/Galliumnitrid_-_neues_Material_fuer_die_Leistungselektronik.html > > http://de.wikipedia.org/wiki/Galliumnitrid#Einsatzgebiete > > http://www.springerprofessional.de/hf-leistungselektronik-besser-mit-galliumnitrid-transistoren/4710550.html Google ist prima! Dann kann man das Forum ja abschalten! Das wäre ja genauso dämlich als wenn man zu einem Vortrag geht und der Typ sagt: "das können Sie selber in Google nachlesen" und damit der 10sek-Vortrag schon beendet ist...
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