Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leistungsstarke Bauelemente für die Funknetze von morgen

07.03.2006


Galliumnitrid-Transistoren aus dem FBH erzielen internationale Spitzenwerte. Technologietransfer durch Ausgründung BeMiTec gesichert


Fernsehen auf dem Handy oder Videos drahtlos aus dem Internet herunterladen: Das Mobilfunknetz muss immer mehr Daten in immer kürzerer Zeit transportieren. Die Anforderungen an die Technik werden in Zukunft noch steigen - und das Ferdinand- Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) liefert die Bauteile dazu: Neuartige Transistoren aus dem Halbleitermaterial Galliumnitrid (GaN) erreichen 100 Watt Ausgangsleistung im Dauerbetrieb und sind damit weltweit in der Spitzengruppe.

Solche Transistoren eignen sich für künftige breitbandige Anwendungen in der Mobilkommunikation, etwa als Verstärker für Basisstationen oder zur Unterstützung der reichweitenstarken Funktechnik WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Sie eröffnen komplett neue Systemkonzepte, die mit vergleichbaren, hinsichtlich der Absolutleistung konkurrierenden Bauelementen, nicht realisierbaren wären.


Um die Forschungsergebnisse des FBH bei GaN-Transistoren in Produkte zu überführen und zu vermarkten wurde im Januar 2006 die BeMiTec AG i.G. (Berlin Microwave Technologies, www.bemitec.com) gegründet. Das siebenköpfige Gründerteam des Spin- offs besteht aus Wissenschaftlern des FBH und kann auf der Forschungskompetenz des Instituts aufbauen.

Hervorragende Materialeigenschaften

Was ist die Voraussetzung, um große Datenmengen immer schneller zu übertragen? "Ein Material mit exzellenten Eigenschaften", sagt Dr. Joachim Würfl, am FBH Abteilungsleiter Prozesstechnologie. Das neuartige Halbleitermaterial heißt Galliumnitrid, und Bauelemente, die daraus hergestellt werden, sind die Basis für breitbandige Hochleistungsanwendungen. Das beginnt bereits beim Trägermaterial, dem Siliziumkarbid- Wafer (SiC), auf dem die aktiven Transistorschichten mittels Epitaxie aufgebracht werden.

SiC besitzt eine hohe, mit Kupfer vergleichbare Wärmeleitfähigkeit und sorgt dadurch für eine sehr effiziente Kühlung der Bauelemente. Die aktiven Schichten aus Galliumnitrid oder Aluminium-Galliumnitrid (AlGaN) zeichnen sich durch eine große Stromtragfähigkeit verbunden mit einer hohen Betriebsspannung aus und erreichen dadurch extreme Leistungsdichten.

Damit realisieren die Wissenschaftler am FBH erstmalig miniaturisierte Höchstleistungs- Mikrowellenbauelemente mit vergleichsweise geringen parasitären Komponenten. Diese Eigenschaften bringen zusätzliche Vorteile wie Breitbandigkeit und hohe Linearität der Verstärkung. "Aufgrund der hohen Linearität erfüllen diese Bauelemente in idealer Weise die Anforderungen von Mikrowellen-Leistungsverstärkern in Verbindung mit digitalen Modulationsverfahren zur Signalübertragung", sagt Würfl. Die GaN-Leistungstransistoren bieten dadurch die Voraussetzung für mobile Dienste mit hohem Datenaufkommen, die Zusammenfassung mehrerer Dienste in einem einzigen Verstärkermodul sowie für eine Verkleinerung der Baugruppen. Daher ist zu erwarten, dass sie im Bereich der Mobilkommunikation in den nächsten Jahren die derzeit verwendeten LDMOS- Transistoren (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) auf Siliziumbasis und die Galliumarsenid-Transistoren ersetzen.

Mit neuer Technologie Zukunftsmärkte erschließen

Der international stark wachsende Markt in der drahtlosen Kommunikation (Mobilfunk, WLAN, WiMAX) stellt immer höhere technische Anforderungen an die Sendeverstärker in den Basisstationen. Anwendungen wie mobiles Internet erfordern eine flächendeckende breitbandige Versorgung. Dies gilt auch für personalisierte mobile Dienste wie Mobile Video on Demand, Mobile Video Conferencing oder hochauflösendes Mobil-TV, die auf den umsatzstarken Endverbrauchermarkt zielen. Insbesondere der WiMAX-Standard, der derzeit in zahlreichen Feldversuchen weltweit erprobt wird, verspricht einen Markt in Milliardengröße. Im freien Außenbereich sind so Reichweiten bis zu 20 km bei Datenraten bis 108 Mbit/s möglich. Die Reichweite ist damit deutlich höher als bei der derzeitigen WLAN-Technik. Handelsübliche WLAN-Endgeräte bringen es üblicherweise auf 100 m Reichweite im Außenbereich. Diese Eigenschaft macht Verstärker auf GaN-Basis auch attraktiv für ländliche Gebiete oder Großstädte mit schwacher Kabelinfrastruktur.

Ein weiterer Einsatzbereich sind konfigurierbare Basisstationen für den Mobilfunkbereich. Durch ihre Breitbandigkeit bedienen solche Basisstationen verschiedene Mobilfunkstandards auf unterschiedlichen Frequenzen. Da nur noch ein Grundtyp gefertigt werden muss, reduzieren sich die Herstellungs- und Betriebskosten. Auch für Weltraumanwendungen, zum Beispiel an Bord von Kommunikationssatelliten, sind die neuen Transistoren attraktiv, da sie unempfindlich gegen die kosmische Strahlung sind.

So können sie in Umgebungen eingesetzt werden, in denen andere Bauelemente bereits versagen oder aufwändig geschützt werden müssen. Es ist weiterhin zu erwarten, dass GaN-Leistungsverstärker künftig schwere und sperrige Verstärker auf Wanderfeldröhren- Basis in den entsprechenden Leistungsklassen ersetzen werden.

Weitere Informationen Petra Immerz, M.A. Referentin Kommunikation & Marketing Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik Gustav-Kirchhoff-Straße 4 12489 Berlin 030 / 6392-2626

Josef Zens | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fbh-berlin.de
http://www.fv-berlin.de
http://www.bemitec.com

Weitere Berichte zu: Basisstation Bauelement FBH Galliumnitrid Transistor Verstärker Video

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht IT-Sicherheit beim autonomen Fahren
22.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

nachricht Schneller und sicherer Fliegen
21.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics