Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 76

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  GaN
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
1
EN
Control of geometric features of fabricated semiconductors structures such as shape, depth and slope of side walls allows precize control the shape of fabricated piezotronic devices. The electrical response of the piezotronic materials is the most significant when the frequency of the input mechanical signal corresponds to the resonant frequency of the structure. The resonant frequency of the structures is defined by the structures properties and geometry. Therefore, the main aim of piezotronic structures fabrication during reactive ion etching process is receiving the assumed geometrical features. The fabrication of GaN structures with assumed geometric features requires taking into account parameters such as: inclination side walls angle of mask, selectivity of etching [semiconductor: mask], density and width of pattern, and target depth of structures. In this article, the half-empirical equation and the results of research on GaN structures inclination side walls angle evolution in function of pattern width were presented.
PL
Kontrola geometrycznych parametrów wytwarzanych półprzewodnikowych struktur, takich jak: kształt, głębokość i kąt nachylenia ścian bocznych, umożliwia precyzyjną kontrolę kształtu wytwarzanych przyrządów piezotronicznych. Odpowiedź elektryczna materiałów piezotronicznych jest największa, gdy częstotliwość sygnału mechanicznego odpowiada częstotliwości rezonansowej struktury. Częstotliwość rezonansowa struktury zależy od właściwości materiałowych oraz kształtu. Z tego powodu, głównym celem kształtowania struktur piezotronicznych w procesie reaktywnego trawienia jonowego jest otrzymywanie struktur o zadanych wymiarach geometrycznych. Otrzymywanie struktur GaN o zadanej geometrii wymaga uwzględnienia parametrów procesu trawienia, takich jak: kąta nachylenia ścian bocznych maski, selektywność trawienia, gęstość trawionych wzorów, szerokość wzoru oraz docelowa głębokość struktury. W artykule przedstawiono pół-empiryczne równanie i wyniki badań dotyczących wpływu szerokości wzoru na kąt nachylenia ścian bocznych struktur GaN.
2
Content available remote Efficiency optimization of totem pole PFC with Gallium Nitride semiconductors
EN
Novel Gallium Nitride wide bandgap semiconductor devices are capable of improving efficiency of power converters. This article presents a practical optimisation of GaN converter application in the totem-pole power factor conversion converter. As the bottom side cooled devices are used, the article shows integration of switching device and gate driver on a single insulated metal substrate board, attractive for high power density power supply solutions. Measured efficiency data together with analysis of losses distribution and optimization at specific operating conditions are included. Design files of printed circuit board, created in free tool KiCad, used for evaluated prototype are part of this publication.
PL
Nowatorskie urządzenia półprzewodnikowe z azotkiem galu o szerokiej przerwie energetycznej są w stanie poprawić wydajność przekształtników mocy. W artykule przedstawiono praktyczną optymalizację zastosowania konwertera GaN w przekształtniku konwersji współczynnika mocy. Ponieważ stosowane są urządzenia chłodzone od spodu, artykuł przedstawia integrację urządzenia przełączającego i sterownika bramki na pojedynczej izolowanej płycie z metalowym podłożem, co jest atrakcyjne dla rozwiązań zasilających o dużej gęstości mocy. Uwzględniono dane dotyczące zmierzonej sprawności wraz z analizą rozkładu strat i optymalizacją w określonych warunkach pracy.
EN
This paper presents a modular and scalable power electronics concept for motor control with continuous output voltage. In contrast to multilevel concepts, modules with continuous output voltage are connected in series. The continuous output voltage of each module is obtained by using gallium nitride (GaN) high electron motility transistor (HEMT)s as switches inside the modules with a switching frequency in the range between 500 kHz and 1 MHz. Due to this high switching frequency a LC filter is integrated into the module resulting in a continuous output voltage. A main topic of the paper is the active damping of this LC output filter for each module and the analysis of the series connection of the damping behaviour. The results are illustrated with simulations and measurements.
EN
The purpose of the article is a comparison between DC/DC topologies with a wide input voltage range. The research also explains how the implementation of GaN E-HEMT transistors influences the overall efficiency of the converter. The article presents a process of selection of the most efficient topology for stabilization of the battery storage voltage (9 V – 36 V) at the level of 24 V, which enables the usage of ultracapacitor energy storage in a wide range of applications, e.g., in automated electric vehicles. In order to choose the most suitable topology, simulation and laboratory research were conducted. The two most promising topologies were selected for verification in the experimental model. Each of the converters was constructed in two versions: with Si and with GaN E-HEMT transistors. The paper presents experimental research results that consist of precise power loss measurements and thermal analysis. The performance with an increased switching frequency of converters was also examined.
EN
In this study, we demonstrated a method of controllably synthesizing one-dimensional nanostructures having a dense or a hollow structure using fibrous sacrificial templates with tunable crystallinity. The fibrous Ga2O3 templates were prepared by calcining the polymer/gallium precursor nanofiber synthesized by an electrospinning process, and their crystallinity was varied by controlling the calcination temperature from 500°C to 900°C. GaN nanostructures were transformed by nitriding the Ga2O3 nanofibers using NH3 gas. All of the transformed GaN nanostructures maintained a one-dimensional structure well and exhibited a diameter of about 50 nm, but their morphology was clearly distinguished according to the crystallinity of the templates. When the templates having a relatively low crystallinity were used, the transformed GaN showed a hollow nanostructure, and as the crystallinity increased, GaN was converted into a denser nanostructure. This morphological difference can be explained as being caused by the difference in the diffusion rate of Ga depending on the crystallinity of Ga2O3 during the conversion from Ga2O3 to GaN. It is expected that this technique will make possible the tubular nanostructure synthesis of nitride functional nanomaterials.
PL
W artykule przedstawiono wyniki pomiarów sprawności czterech falowników o mocy wyjściowej do 450W, dwóch zbudowanych na tranzystorach SiC a dwóch na GaN. Tranzystory mają klasę napięciową (650 – 900)V, prądową (20-30)A, obudowy przewlekane (TO-220, TO-247) i SMD (np. D2PAK-7). Badania wykazały, że tranzystory GaN pozwalają na uzyskanie sprawności całkowitej (89-92)% natomiast tranzystory SiC sprawności (70-80)%. Uzyskane sprawności falowników z tranzystorami GaN są wyższe niż podobnych falowników z najlepszymi Si RF MOSFET.
EN
Efficiency measurement results of the four inverters with output power up to 450W, built with SiC (2x) and GaN (2x) transistors are presented in the paper. Used transistors were in (650-900)V voltage class, (20-30)A current class, (TO-220, TO-247) THT cases and (e.g. D2PAK-7) SMD cases. The research has shown that GaN and SiC transistors allow to obtain total efficiency of (89-92)% and (70-80)% respectively. The obtained efficiency results of the inverters with GaN transistors are higher than similar inverters with the best Si RF MOSFETs.
EN
This paper presents results of numerical simulations of a nitride semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with a tunnel junction. The modeled laser is based on a structure created at the University of California in Santa Barbara. The analysis concerns the impact of the position of laser’s active area on the emitted power. Both small detunings from the standing waveanti-node, and positioning of the active area at different anti-nodes are considered.
EN
This paper describes practical issues related to control of the active power buffer (APB) developed for a 2 kVA single-phase inverter. The buffer is designed using the latest GaN HEMTs controlled with triangular current mode to reduce switching losses, however, the switching frequency should be limited to 1 MHz. In the case of the presented analogue-digital controller, frequency is influenced by a reference current of the APB and circuit. Therefore, the operation at start-up and shut-down is especially challenging. A modified control algorithm that also includes pre-charging and discharging process of the energy buffer is presented and experimentally verified by series of tests of the 2 kVA GaN based inverter with the APB.
PL
W pracy przedstawiono wyniki komputerowego modelowania półprzewodnikowego lasera VCSEL wykonanego z materiałów bazujących na azotku galu. Analiza dotyczy wpływu niedokładności wykonania różnych elementów konstrukcyjnych lasera na emitowaną przez niego moc. Rozważono różne przesunięcia obszaru czynnego i złącza tunelowego w rezonatorze lasera względem położenia pierwotnie zaprojektowanego. Zbadano również wpływ zmian grubości warstw zwierciadeł DBR na osiągi lasera.
EN
This paper presents results of numerical simulations of a semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser made of nitride materials. The analysis concerns the impact of the imperfections in fabrication of various laser elements on its emitted power. Different locations of the active area and the tunnel junction in the laser resonator with respect to the originally designed structures were considered. The influence of changes in the thickness of the DBR mirrors layers on the laser performance was also investigated.
10
Content available remote Application of GaN HEMT as a bidirectional switch in matrix converter
EN
This paper presents a study of the GaN HEMT as a bidirectional switch. The considerations were conducted for the purpose of application of bidirectional switch in a matrix converter. Semi-soft 4-step commutation method was analysed and laboratory tested on the 2-phase to 1-phase converter to verify all the possible commutation processes which occur in a matrix converter. The problem of wrong sign of current detection and output current interruption has also been raised.
PL
Artykuł przedstawia badania GaN HEMT jako łącznika dwukierunkowego. Rozważania były prowadzone w celu zastosowania łącznika dwukierunkowego w przekształtniku matrycowym. Metoda 4-krokowej półmiękkiej komutacji została przeanalizowana i przebadana laboratoryjnie na przekształtniku 2-fazowym na 1-fazowy, który odwzorowuje wszystkie procesy komutacyjne w przekształtniku matrycowym. Został również poruszony problem błędnej detekcji znaku prądu wyjściowego oraz jego przerwania.
EN
In this work we present the influence of low temperature gallium nitride (LT-GaN) nucleation layer deposition and recrystallization conditions on the electrical and optical properties of buffer and active layer of metal–semiconductor field-effect transistor (MESFET) structure. MESFET structures were used to investigate the properties of bulk materials that determine also the performance of many type GaN based devices, like light emitting diodes (LEDs), high electron mobility transistors (HEMTs) and metal–semiconductor–metal (MSM) detectors. The set of n-GaN/u-GaN/sapphire structures using different nucleation LT-GaN layers thickness and different annealing times was deposited using AIXTRON CCS epitaxial system. In contrast to typical procedure, the high resistive GaN buffer layer was not obtained by intentional Fe/Mg doping, but by specific adjustment of GaN nucleation conditions and recrystallization process parameters that introduce carbon atoms in epitaxial layers, that serve as donors. Generally, low pressure (below 200 mbar) in a reactor chamber, during initial stages of nucleation and recrystallization as well as HT-GaN epitaxy, promotes the growth of high resistive material. Obtained results show that annealing/recrystallization time of LT-GaN has a significant impact on the electrical and optical properties of GaN buffer layers. Longer annealing periods tend to promote crystallization of material with higher electron mobility and higher Si dopant incorporation/activation while maintaining high resistivity in u-GaN buffer area. It was shown that the dimensions of the GaN islands, that could be influenced by the duration of an annealing step of LT-GaN growth, have no impact on the HT-GaN buffer layer coalescence process and material resistivity, but influences mainly electrical properties of active n-GaN layer. Author suggests that the key parameters that are determining the buffer resistivity are the pressure and temperature during LT-GaN annealing and buffer layer coalescence. The influence of GaN island diameters, after LT-GaN annealing, on the u-GaN resistivity was not confirmed.
EN
GaN thin films were deposited on p-Si(1 0 0) substrates using RF magnetron sputtering at various RF powers. Influence of RF power on morphological, optical and structural properties of GaN thin films were investigated and presented in detail. XRD results proved that the films were polycrystalline in structure with (1 0 0) and (1 1 0) planes of hexagonal GaN. It was found that increasing RF power led to deterioration of crystal structure of the films due to increased decomposition of GaN. Stress in GaN thin films was calculated from XRD measurements and the reasons for this stress were discussed. Furthermore, it was analyzed and interpreted whether the experimental measurement results support each other. E2 (high) optical phonon mode of hexagonal GaN was obtained from the analysis of Raman results. UV-Vis spectroscopy results showed that optical band gap of the films varied by changing RF power. The reasons of this variation were discussed. AFM study of the surfaces of the GaN thin films showed that some of them were grown in Stranski-Krastanov mode and others were grown in Frank-Van der Merwe mode. AFM measurements revealed almost homogeneous, nanostructured, low-roughness surface of the GaN thin films. SEM analysis evidenced agglomerations in some regions of surface of the films and their possible causes have been discussed. It has been inferred that morphological, optical, structural properties of GaN thin film can be changed by controlling RF power, making them a potential candidate for LED, solar cell, diode applications.
13
Content available remote Współczesne tranzystory mocy w impulsowych przekształtnikach napięcia Flyback
PL
W pracy omówiono współczesne tranzystory mocy używane najczęściej w impulsowych przekształtnikach mocy i porównano ich przydatność. Najwięcej uwagi poświęcono tranzystorom HEMT z azotku galu. Zaprezentowano i porównano parametry techniczne różnych odmian tranzystorów dostępnych komercyjnie. Jako przykład zastosowań omawianych tranzystorów pokazano impulsowe przekształtniki Flyback i przedstawiono wybrane charakterystyki tych przekształtników.
EN
Modern power transistors used currently in switch mode power converters are described and compared. The special attention is devoted to HEMT transistors made of gallium nitride (GaN). The representative parameters of commercially available transistors are presented and discussed. The exemplary application of the discussed transistors in switch-mode Flyback converters is presented.
PL
W artykule przedstawiono projekt azotkowego lasera VCSEL z bezpośrednim wstrzykiwaniem prądu do obszaru czynnego lasera. Bezpośrednie wstrzykiwanie pradu do obszaru czynnego uzyskano stosując zamiast górnrgo zwierciadła DBR zwierciadło w postaci metalizowanej monolitycznej siatki podfalowej o wysokim kontraście współczynnika załamania. Korzystając z autorskiego oprogramowania powstałego w Zespole Fotoniki w Instytucie Fizyki Politechniki Łódzkiej przeprowadzono obliczenia numeryczne pozwalające wyznaczyć podstawowe parametry pracy zaproponowanej struktury laserowej.
EN
The paper presents the design of the nitride-based VCSEL enabling direct current injection into the active region of the laser. The direct injection of current into the active region is possible due to semiconductor-metal subwavelength grating used as top facet mirror. Using the multiphysics model of laser operation developed in the Photonics Team at the Institute of Physics of the Lodz University of Technology, numerical calculations were performed determining fundamental operation parameters of the proposed nitride-based VCSEL.
15
Content available remote Termiczna analiza azotkowych laserów VCSEL ze złączem tunelowym
PL
W pracy przedstawiono wyniki termicznej analizy laserów VCSEL wykonanych z materiałów azotkowych. Badane przyrządy posiadały różne typy dolnych zwierciadeł, dielektryczne lub azotkowe. Analizie termicznej poddano lasery zaprojektowane na dwie różne długości fali z zakresu fioletowo-zielonego.
EN
This paper presents the results of thermal analysis of nitride VCSELs. The structures considered here had different types of bottom mirrors, namely dielectric or nitride. The thermal analysis concerned lasers emitting two different wavelengths from the violet-green spectral range.
16
Content available remote Początek i rozwój półprzewodnikowych laserów VCSEL
PL
W pracy przedstawiono historię rozwoju laserów półprzewodnikowych o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową (laserów VCSEL). Odnotowano ich najważniejsze przełomowe rozwiązania technologiczne oraz konstrukcyjno-materiałowe. Podano też parametry eksploatacyjne tych przyrządów na poszczególnych etapach rozwoju i porównano ich własności z laserami o emisji krawędziowej. Szczególny nacisk położono na pokazanie rozwoju i obecnego stanu azotkowych laserów VCSEL. Przedstawiono też wybrane wyniki modelowania działania tych konstrukcji.
EN
History of a development of surface-emitting semiconductor lasers with a vertical cavity (VCSEL lasers) is presented. The most important turning points of their technology solutions and material structures are described. Laser operation parameters are shown for successive development stages. Properties of surface-emitting lasers are compared with those of edge-emitting ones. Development of structures of nitride VCSELs is shown together with characterization of their current state. Results of numerical simulations of an operation of various surface-emitting nitride lasers are presented.
PL
Praca zawiera przegląd problematyki zastosowań tranzystorów HEMT (high electron mobility transistors) w wysokosprawnych układach przekształtników mocy. Wymieniono najważniejsze wymagania stawiane elementom półprzewodnikowym we współczesnych przekształtnikach energoelektronicznych. Przedstawiono główne cechy heterostruktur GaN-GaAlN i tranzystorów opartych na takich strukturach. Przedyskutowano różne rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne struktur HEMT o cechach tranzystora normalnie wyłączonego (pracującego ze wzbogaceniem). Pokazano przykładowe parametry tranzystorów HEMT pracujących dla energoelektroniki. Omówiono także wybrane rozwiązania impulsowych przekształtników BUCK i BOOST oparte na tranzystorach HEMT i ich główne właściwości.
EN
The applications of gallium nitride (GaN) high electron mobility transistors (HEMT) in modern power converters are reviewed. Basic demands for semiconductor devices used in switch-mode high efficiency power converters are summarized. Specific features of GaN-GaAlN heterostructure and HEMT’s are briefly described. Different solutions of enhancement-mode HEMT applicable in power converters of resulting parameters of HEMT-based enhancement-mode transistors are given. The exemplary power converters based on GaN HEMT’s, including BUCK and BOOST circuits are presented and their features discussed.
PL
W początkowej części artykułu przedstawiono podstawowe różnice tranzystorów MOSFET na bazie węglika krzemu (SiC) oraz azotku galu (GaN) w porównaniu do tranzystorów krzemowych (Si). Następnie objaśniono pracę optymalną falownika klasy DE i zaproponowano jego prosty model, który służy do określenia maksymalnej częstotliwości pracy. Wykorzystując model oraz parametry katalogowe wybranych tranzystorów obliczono, że falowniki z tranzystorami GaN mogą pracować przy wyższej częstotliwości niż falowniki z tranzystorami Si i SiC.
EN
In the initial part of the paper, basic differences between MOSFET transistors based on silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN) and silicon transistors (Si) are presented. The next part contains explanation of optimal operation mode of Class DE inverter. Simple model of inverter is presented, it is used to estimate maximum operation frequency. It has been evaluated on the basis of this model and parameters from datasheets of selected transistors, that inverter with GaN transistors can operate at higher frequency that inverter with Si and SiC transistors.
PL
W pracy przedstawiono wyniki modelowania półprzewodnikowego lasera o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową wykonanego z materiałów azotkowych. Jednym z kluczowych elementów tych konstrukcji jest warstwa ITO (ang. Indium Tin Oxide) charakteryzująca się wysoką przewodnością elektryczną, ale jednocześnie wysoką absorpcją. Warstwa ta zapewnia odpowiedni rozpływ prądu w strukturze. W pracy przedstawiono wpływ zmian wartości przewodności elektrycznej i absorpcji warstwy ITO na pracę lasera VCSEL. Analizę przeprowadzono dla struktur różniących się długościami rezonatora i aperturami elektrycznymi.
EN
This paper presents results of numerical calculations of a semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser, made of nitride materials. An important element of the structure is a ITO layer, of a high electrical conductivity, but also high absorption. This layer causes a favourable current spreading in the structure. In this paper the impact of the electrical conductivity and absorption in ITO on the VCSEL performance is described for lasers with different electrical apertures and resonator lengths.
PL
Tematem artykułu są badania wysokonapięciowego tranzystora z azotku galu typu E-HEMT w aplikacji przekształtnika obniżającego napięcie typu buck. W pracy przedstawiono krótką charakterystykę i zalety półprzewodników szerokoprzerwowych, a także opis tranzystora GS66508P-E03 w obudowie do montażu powierzchniowego (SMD). Następnie poruszono problem chłodzenia łącznika mocy SMD i przeprowadzono badanie porównawcze dwóch układów chłodzenia. Wykazano, że zaproponowany układ jest ponad dwa razy bardziej wydajny niż zalecany przez producenta. W głównej części opracowania zaprezentowano wyniki pomiarów sprawności przekształtnika. Osiągnięto sprawność > 92 % dla układu twardo przełączającego o częstotliwości pracy 200 kHz. Tym samym potwierdzono możliwość budowania wysokosprawnych przekształtników z tranzystorami GaN.
EN
In this paper a brief description of wide-bandgap semiconductors is given. Particularly, advantages of a 650 V GaN EHEMT transistor GS66508P-E03 are shown. This power switch is experimentally evaluated in a synchronous buck with two transistors in a half bridge configuration. The experimental results show that GaN transistors have very low total losses even when operating at high frequencies. The efficiency over 92% is achieved at the frequency of 200 kHz with 5 A output current and output power at a rate of 310 W. Additionally, in this work two different cooling systems for surface mounted transistor are compared. In a prototype for thermal evaluation one transistor has the cooling system with thermal vias through the PCB and alternatively the second one has the cooling system with the copper stud. The proposed cooling system with the copper stud is proven to have the twice smaller thermal resistance than the system with thermal vias. Another advantage is that in the same conditions the transistor is cooler and has lower on-resistance, what decreases the power losses.
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.