写道氮杂3月25日2020年
当Fraunhofer应用固态物理IAF研究所，科学家们在大大增加了在1到2 GHz的频率范围内工作的基于GaN的高频晶体管的输出功率的成功。
100 V氮化镓功率晶体管，输出功率为600W，频率为1.0 GHz。图片学分：©Fraunhofer IAF。
研究人员可以将设备的工作电压从50 V至100 V两倍，从而实现77.3％的功率增加效率。该技术使得能够设计高效的放大器，在通信，工业加热，等离子体生成和雷达技术领域中的应用需要更高的功率。
在GigaHertz范围内使用高功率应用中使用晶体管的主要原因要求之一是它们的功率密度。该因素管理放大器模块的大小，从而主要是系统复杂性 - 这两者都对于所需资源和制造成本来说至关重要。
各种方法可用于增强晶体管的功率密度。Fraunhofer IAF的科学家们首选加强工作电压的方法：它们横向和垂直缩放晶体管设计，从而在欧洲首次成功实现适用于100 V工作电压的高频晶体管适用于应用的高频晶体管。
基于半导体氮化镓（GaN）的这种装置在Gigahertz范围内的频率显示出显着增加的功率密度。
实验室测量显示记录效率
研究人员已经证明了在实验室中为1到2 GHz的频率范围的新开发设备的性能：测量显示了77.3％的电力增加效率（PAE），功率密度超过17W / mm的频率1.0 GHz。
这是在该频率范围内以100V的操作实现的最大功率增加效率。测试还表明，该技术在125V的工作电压下提供超过20W / mm的功率密度。
这是2019年12月的第一次，科学家们在旧金山的国际电子设备会议（IEDM）中报告了他们的调查结果。
电压的两倍以获得更高的功率
将工作电压从50到100伏增加使得能够更高的功率密度。这意味着系统可以在同一区域提供比市售50 V或65 V技术的可能性更多的电源。
Sebastian Krause，研究员，Fraunhofer应用固态物理研究所
Krause是该技术的主要开发人员之一。该方法不仅允许具有更高输出功率的类似尺寸的系统，而且还可以开发出具有相同功率的高度紧凑且更轻的系统。这是因为需要更少的芯片区域来获得所需的功率电平。
通过将工作电压加倍至100 V，晶体管为给定电源显示出四倍的输出阻抗。
Sebastian Krause，研究员，Fraunhofer应用固态物理研究所
该方法使得能够实现较小的系统，从而实现具有降低损耗的网络。结果，它有助于实现整个系统的更高能效。
工业大功率系统的用途
根据Krause的说法，“我们发展的长期目标是通过10 GHz的操作。“因此，基于弗雷布洛的Fraunhofer研究所将是这种基于100 V GaN的设备的主要来源。
本研究对移动电话放大器，工业微波加热器，粒子加速器，等离子体发生器的放大器等高性能应用，以及脉冲和连续波雷达等高性能应用特别感兴趣。这种系统需要高输出功率水平，同时保留理想的小足迹 - 这正是100-V技术可以提供的。
粒子加速器在医疗技术，行业和研究等几个领域起着至关重要的作用。例如，使用高频范围等离子体发生器用于制造数据存储介质，基于半导体芯片或太阳能电池期间的涂覆过程。
功率半导体更换真空部件
另一个更广泛的应用领域是用于微波加热的发电机。
在这一领域，工业通常在较高频率下工作，但是真空部件，例如，磁控铜或klystrons主要用于迄今为止。在这里，我们正在努力提供基于半导体的替代方案。半导体更紧凑且更轻，这使得诸如相控阵的布置。
Sebastian Krause，研究员，Fraunhofer应用固态物理研究所
对于长时间，诸如行波管的管基部件主要用于具有高输出功率的电子系统。但是，焦点现在正在功率半导体上。
Fraunhofer IAF的研究人员认为，基于GaN的100 V技术可以是提高微波发电机功率的有效选择。
来源：https://www.iaf.fraunhofer.de/en.html.