Dr. Giorgia Longobardi, Gründerin und CEO von CGD, erklärte: „Aktuell verwenden Wechselrichter für Elektrofahrzeuge entweder IGBTs, die zwar kostengünstig, aber bei geringer Last ineffizient sind, oder SiC-Bauelemente, die zwar hocheffizient, aber auch teuer sind. Unsere neue Combo ICeGaN-Lösung wird den Elektromobilitätssektor revolutionieren, indem sie die Vorteile von GaN- und Siliziumtechnologien intelligent kombiniert und dabei niedrige Kosten und höchste Effizienz gewährleistet. Dies führt natürlich zu schnellerem Laden und größerer Reichweite. Wir arbeiten bereits mit führenden Elektrofahrzeugherstellern und ihren Zulieferern zusammen, um diesen technologischen Durchbruch auf den Markt zu bringen.“
Das patentierte Combo-ICeGaN-Verfahren nutzt die Tatsache, dass ICeGaN- und IGBT-Bauelemente in einer Parallelschaltung mit ähnlichen Ansteuerspannungsbereichen (z. B. 0–20 V) und exzellenter Gate-Robustheit betrieben werden können. Im Betrieb ist der ICeGaN-Schalter hocheffizient und weist bei relativ niedrigen Strömen (geringe Last) geringe Leit- und Schaltverluste auf, während der IGBT bei relativ hohen Strömen (nahe Volllast oder bei Überspannung) dominant ist. Combo ICeGaN profitiert zudem von den hohen Sättigungsströmen und der Lawinenstrombegrenzung von IGBTs sowie der hohen Schalteffizienz von ICeGaN. Bei höheren Temperaturen beginnt die bipolare Komponente des IGBT bereits bei niedrigeren Durchlassspannungen zu leiten und kompensiert so die Stromverluste im ICeGaN. Umgekehrt zieht der ICeGaN bei niedrigeren Temperaturen mehr Strom. Die Erkennungs- und Schutzfunktionen werden intelligent gesteuert, um den ICeGaN Combo optimal anzusteuern und den sicheren Arbeitsbereich (SOA) der ICeGaN- und IGBT-Bauelemente zu verbessern.
Die ICeGaN-Technologie ermöglicht es Elektrofahrzeug-Ingenieuren, die Vorteile von GaN in DC/DC-Wandlern, On-Board-Ladegeräten und potenziell auch in Traktionswechselrichtern zu nutzen. Combo ICeGaN erweitert die Vorteile der GaN-Technologie von CGD im lukrativen Markt für Traktionswechselrichter über 100 kW. ICeGaN-ICs haben sich als sehr robust erwiesen, und IGBTs verfügen über eine lange und bewährte Erfolgsbilanz in Traktions- und Elektrofahrzeuganwendungen. CGD hat auch ähnliche, proprietäre Parallelschaltungen von ICeGaN-Bauelementen mit SiC-MOSFETs getestet, aber Combo ICeGaN – jetzt detailliert in einem Artikel im IEDM– ist eine deutlich kostengünstigere Lösung. CGD plant, noch in diesem Jahr praktische Vorführungen von Combo ICeGaN anbieten zu können.
Prof. Florin Udrea, Gründer und CTO von CGD, erklärt: „Nach drei Jahrzehnten Erfahrung im Bereich der Leistungshalbleiter ist mir diese so komplementäre Technologiekombination noch nie begegnet. ICeGaN ist extrem schnell und bietet hervorragende Leistung bei geringer Last, während IGBTs deutliche Vorteile bei Volllast, Überspannung und hohen Temperaturen bieten. ICeGaN ermöglicht On-Chip-Intelligenz, während IGBTs Lawinenfestigkeit bieten. Beide nutzen Siliziumsubstrate, was Vorteile hinsichtlich Kosten, Infrastruktur und Fertigung mit sich bringt.“.
