Elektronische Schaltungen

Forschung und Entwicklung in der Elektronik

Forschende des Fraunhofer IAF entwickeln Materialien, Bauelemente, Module und (Sub-)Systeme für ein breites Spektrum von Anwendungen in der Hochfrequenz- und Leistungselektronik.

Im Bereich der Hochfrequenzelektronik arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IAF an metamorpher Schaltungstechnologie auf Basis von InGaAs-mHEMTs mit Gate-Längen von 50 nm, 35 nm oder 20 nm. Damit lassen sich extrem rauscharme und breitbandige Module bei Raumtemperatur, aber auch unter kryogenen Bedingungen, mit Grenzfrequenzen von bis zu 1 THz realisieren.

In der Leistungselektronik konzentriert sich das Fraunhofer IAF auf GaN-basierte Bauelemente, Schaltungen und Module für höchste Energieeffizienz und maximale Spannung, die in der Elektromobilität, der Klimatechnik und der Informationstechnologie zum Einsatz kommen. Darüber hinaus arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IAF an neuartigen lateralen und vertikalen 1200-V-Bauelementen sowie an der monolithischen und heterogenen Integration.

Hochfrequenzelektronik

Entwicklung und Fertigung von InGaAs- oder AlGaN/GaN-Hochfrequenz-Schaltungen, -Bauelementen und -Modulen bis Prototyp oder Kleinserie

GaN-Leistungselektronik

GaN-basierte Bauelemente, Schaltungen und Module für höchste Energieeffizienz und maximale Spannung

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Dienstleistungen entlang der Halbleiter-Wertschöpfungskette

Diensteistungen in Epitaxie, Prozesstechnologie, Charakterisierung und Bauelement- wie Modulfertigung

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Portfolio in der Hochfrequenzelektronik

Detailaufnahme von prozessierten Waferschichten — © Fraunhofer IAF
Hochfrequenzverstärker auf Basis von Aluminium-Scandium-Nitrid (AlScN) haben das Potenzial, die Leistungsdichte und Effizienz von Hochfrequenzverstärkern in 5G-Basisstationen deutlich zu verbessern.

D-Band-Modul des Fraunhofer IAF für 6G-Anwendungen — © Fraunhofer IAF
D-Band-Modul für 6G-Anwendungen

Im Vordergrund ist eine Funkeinheit zu sehen, im Hintergrund eine Stadt und Landschaft. — © Fraunhofer IAF
Das Fraunhofer IAF entwickelt Terahertz-Funktechnologien für den Mobilfunk der 6. Generation (6G) wie beispielsweise diese erste autonom arbeitende 300-GHz-Funkeinheit, die drahtlose Datenübertragungen bis zu 100 Gbit/s ermöglicht.

Das Fraunhofer IAF realisiert Verstärker, die für Weltraumanwendungen geeignet sind, weil sie geringste Rauschwerte bei sehr hoher Verstärkung bieten.

Für die Telekommunikation entwickeln Forschende des Fraunhofer IAF Transceiver-ICs, die eine ultraschnelle Datenübertragung von bis zu 300 GHz und darüber hinaus ermöglichen. Außerdem arbeiten sie mit neuartigen piezoelektrischen Materialien (zum Beispiel AlScN) für Hochfrequenzfilter.

Im Millimeterwellenbereich entwickeln die Forschenden des Fraunhofer IAF (Sub-)Systeme aus kompakten Radarmodulen mit höchster Messgenauigkeit für anspruchsvolle Anwendungen in der Materialprüfung, Automatisierungstechnik und Prozesskontrolle.

Mit GaN-on-SiC-Substraten realisiert das Fraunhofer IAF Mikrowellen-Leistungsverstärker mit Schaltungen bis über 100 GHz für folgende Zwecke:

Leistungserzeugung im Bereich 1–2 GHz mit Leistungen von 1 kW
Mobilfunkverstärker im Bereich 0,5–6 GHz mit Leistungen bis zu 250 W
Verstärker für Funkverbindungen im Ka-Band bis 40 GHz mit Leistungen im Bereich von 5–10 W

Im E-Band (71–84 GHz) sind verschiedene Schaltungen mit einer Ausgangsleistung von etwa 1 W verfügbar. Der höhere Frequenzbereich bei 94 GHz wird für Radaranwendungen untersucht.