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Ausfalltests von GaN-Chips belegen Robustheit

| Redakteur: Gerd Kucera

GaN-Leistungshalbleiter machen weitere Fortschritte. Vor einem Jahr war GaN eher den HF-Premiumanwendungen vorbehalten. Nun soll GaN in kommerziellen Anwendungen wie Stromversorgungen, Automotive und Kommunikationstechnik seinen Platz finden.

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Reability Report: EPC veröffentlicht den elften Zuverlässigkeitsbericht zu GaN.
Reability Report: EPC veröffentlicht den elften Zuverlässigkeitsbericht zu GaN.
(Bild: EPC )

Der 11. Zuverlässigkeitsbericht von EPC (Efficient Power Conversion) ergänzt die in den ersten zehn Ausgaben veröffentlichten Erkenntnisse zu Galliumnitrid-Leistungsbauteilen . Mit diesem Bericht demonstriere EPC seine Erfahrung im Feld mit 123 Milliarden Betriebsstunden seiner GaN-Bausteine und einer Robustheit, wie sie siliziumbasierte Leistungshalbleiter nicht erzielten.

Der Bericht dokumentiert die Vorgehensweise im Test und beschreibt, wie nach EPC-Angaben ein bemerkenswerter Zuverlässigkeitsrekord der eigenen GaN-Bausteine (eGaN) im Feldeinsatz erzielt wurde. Die Teststrategie lässt die Bausteine unter definierten Bedingungen ausfallen, um zuverlässigere Eigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen wie Lidar für autonome Fahrzeuge, LTE-Basisstationen, Fahrzeugscheinwerfer, Satelliten und anderes mehr zu entwickeln.

Mit den Ausfalltests dieser Bauelemente soll ein Verständnis für die Spanne zwischen Grenzwerten im Datenblatt und Produkten in der realen Anwendung schaffen. Noch wichtiger ist laut EPC, dass die intrinsischen Ausfallmechanismen bzw. das Eigenversagen der Bausteine näher identifiziert wird. Das Wissen über diese Fehlermechanismen wird genutzt, um die Grundursache für Ausfälle festzustellen. Die Kenntnis des Verhaltens eines Bauelements über der Zeit, Temperatur, elektrischen oder mechanischen Beanspruchung liefert eine genaue Darstellung der sicheren Lebensdauer eines Produkts unter allgemeineren Betriebsbedingungen.

Der Bericht ist in sieben Abschnitte unterteilt, die sich jeweils mit einem anderen Fehlermechanismus befassen:

Abschnitt 1: Eigenversagen, das sich auf die Gate-Elektrode von eGaN-Bausteinen auswirkt.

Abschnitt 2: intrinsische Mechanismen, die dem dynamischen RDS(on) zugrunde liegen.

Abschnitt 3: sicherer Betriebsbereich (SOA; Safe Operating Area).

Abschnitt 4: prüfen auf Ausfall/Zerstörung unter Kurzschlussbedingungen.

Abschnitt 5: kundenspezifischer Test zur Zuverlässigkeit mittels langfristiger Lidar-Pulsbelastung.

Abschnitt 6: Prüfung der mechanischen Belastbarkeit.

Abschnitt 7: Zuverlässigkeit im Feld.

Dr. Alex Lidow, CEO und EPC-Mitgründer sagt zum neuen Bericht: „Seit über zehn Jahren werden eGaN-Bausteine in Serie gefertigt und haben bei Labortests und Kundenanwendungen in großen Stückzahlen eine sehr hohe Zuverlässigkeit bewiesen. Die Veröffentlichung unseres elften Zuverlässigkeitsberichts stellt das gesammelte Knowhow von Millionen von Bauelementen über einen Zeitraum von zehn Jahren und fünf Technologiegenerationen dar. Diese Zuverlässigkeitstests wurden durchgeführt, um das Verhalten von GaN-Bauelementen unter verschiedenen Belastungsarten besser zu verstehen.“

Die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsstudien von EPC zeigten laut Lidow, dass GaN eine äußerst robuste Technologie ist, die sich rasant weiter verbessert. Dementsprechend ist EPC bestrebt, seine GaN-Bauelemente strengen Zuverlässigkeitsstandards zu unterwerfen und die Ergebnisse mit den Anbietern von Leistungswandlern zu teilen.

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