pb_ganlin

Projekt „Wysokonapięciowe tranzystory GaN HEMT do zastosowań w zasilaczach liniowych i płytach indukcyjnych” (PB_GaNLIN) jest dofinansowany z dotacji celowej Prezesa Centrum Łukasiewicz.

Całkowita wartość projektu: 7 628 985,75 PLN

Dofinansowanie: 6 671 588,25 PLN

Światowy przemysł elektroenergetyczny poszukuje alternatyw w obliczu istniejących ograniczeń technologicznych obecnie stosowanych urządzeń opartych na pół-przewodnikach krzemowych. Postęp technologiczny wymusza stosowanie urządzeń bardziej efektywnych energetycznie, pracujących przy wyższych napięciach i szybszych. Dodatkowym elementem jest wyciszenie pracy elementów oraz redukcja gradientów temperaturowych w układach elektronicznych. Półprzewodniki oparte na azotku galu (GaN) są obiecującą alternatywą z uwagi na zdolności zachowania wyższej gęstości energetycznej łącza, wyższych częstotliwości przełączeniowych i zwiększenia mocy przy niskiej stratności urządzeń. W porównaniu do tranzystorów opartych na krzemie, tranzystory GaN mogą przełączać większe moce przy wyższych częstotliwościach, pracować w wyższych temperaturach i być bardziej niezawodne przy jednocześnie mniejszych wymiarach i niższych kosztach wytwarzania. Projekt stanowi odpowiedź na zapotrzebowanie polskich przedsiębiorstw np. firm Amica S.A. oraz Lars Ligthing Sp. z o.o. na polską technologię tranzystorów GaN HEMT przeznaczonych m.in. do zasilaczy liniowych czy płyt indukcyjnych. Celem projektu jest wprowadzenie na rynek polskiego tranzystora GaN HEMT (high electron mobility transistor) 650V i 1200 V do układów energoelektronicznych dla przemysłu wysokich mocy. Takie rozwiązanie da polskiemu przemysłowi możliwość wprowadzenia innowacyjnych rodzimych rozwiązań technologicznych w dziedzinie elektroniki do własnych produktów i wytworów działalności gospodarczej. Spowoduje to zwiększenie konkurencyjności polskich przedsiębiorstw na rynku europejskim i światowym. Do spełnienia tego celu zostanie opracowana technologia wysokonapięciowych tranzystorów w Łukasiewicz- IMIF zweryfikowana i skonsultowana z ITRI oraz wyprodukowana przez UMC. Technologia dla napięcia 650V jest obecnie na TRL 6. Po zakończeniu będzie TRL 9. Technologia dla innych klas napięciowych (100V, 200V, 750V, 950V 1200V) jest obecnie na TRL 3. Jednak przejście na wyższy poziom TRL będzie stosunkowo szybkie, uwzględniając skalowanie opracowanej technologii 650V na wyższe (bądź niższe) napięcia. Tranzystory na 1200V i 900V nie są jeszcze dostępne na rynku tak lokalnym jak i globalnym i to one w pierwszej kolejności będą celem projektu. Następnie nowa architektura będzie skalowana na niższe napięcia. W ramach projektu planowany jest rozwój platformy technologicznej tranzystorów GaN HEMT na w pierwszej kolejności na podłożach krzemowych, a następnie na podłożach szafirowych i SiC, w oparciu o własne oryginalne prace badawcze. Kluczowa, oryginalna cześć technologii będzie chroniona poprzez złożenie odpowiednich wniosków patentowych albo jest w trakcie rozpatrywania wniosków patentowych chroniących oryginalne rozwiązania w zakresie wzrostu heterostruktur GaN/AlGaN/GaN czy elementów technologii tranzystorów GaN HEMT. Łukasiewicz-IMiF posiada know-how dotyczące wytwarzania i projektowania topologii tranzystorów GaN HEM w tym kluczowych operacji technologicznych np. kształtowania obszaru bramki dla normalnie wyłączonych tranzystorów GaN HEMT czy też wytwarzania stabilnych termicznie, planarnych izolacji poszczególnych przyrządów za pomocą implantacji jonów. Tranzystory na napięcia 650V i niższe już dostępne są na rynku natomiast technologia opracowana przez Łukasiewicz IMIF i konsorcjum projektu GaNLIN będzie (przynajmniej częściowo) inną od obecnie oferowanych, która będzie mogła być zabezpieczona wyłącznymi prawami własności intelektualnej. Istotną częścią projektu będą zakrojone na szeroką skalę badania elektryczne, termiczne, klimatyczne, niezwodnościowe i funkcjonalne tranzystorów GaN HEMT wytworzonych w ramach projektu tak aby w pełni wykazać założone parametry przyrządów, wysoką niezawodność technologii i przydatność w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.