Design and characterization of highly efficient GaN HEMTs for power applications Abstract: Die hervorragenden physikalischen Eigenschaften des Halbleiters Galliumnitrid (GaN) und der darauf basierenden AlGaN GaN Heterostrukturen eignen sich besonders zur Prozessierung von leistungselektronischen Bauelementen. Die hohe Durchbruchsfeldstärke von GaN in Kombination mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit eines polarisations induzierten zwei dimensionalen Elektronengases ermöglicht die Entwicklung von Transistoren mit hoher Sperrspannung kleinem Durchlasswiderstand und kleinen Schaltladungen. Während die Materialeigenschaften und Technologien kontinuierlich verbessert werden sollen auch beim Bauteilentwurf Fortschritte erzielt werden. <br>Diese Arbeit soll durch neue Ansätze beim Entwurf und bei der Charakterisierung von hocheffizienten GaN Transistoren das enorme Potential dieser Technologie nutzbar machen. <br>Dazu werden „High Electron Mobility Transistors” (HEMTs) in ihren Betriebszuständen untersucht und ihr Verhalten in Bezug zu ihrer Bauteilstruktur analysiert. Hieraus ergeben sich neue Ansätze für den Entwurf dieser Leistungsbauelemente die hier vorgestellt werden. <br>Ein Schwerpunkt liegt auf dem flächeneffizienten Entwurf von sehr niederohmigen GaN Bauelementen. Auf der Basis eines analytischen Modells werden Konstruktionsmethoden für die Entwicklung hocheffizienter GaN HEMTs abgeleitet. Neben dem Entwurf von interdigitalen Kamm Strukturen werden neue Layouts für sehr großflächige Bauelemente vorgestellt. Die Layouts sind durch natürliche Flusssysteme inspiriert wie eine fraktale Kamm Struktur oder eine Kleeblatt Struktur.<br>In vielen leistungselektronischen Anwendungen ist der rückleitende Zustand ebenfalls relevant. Da GaN HEMTs keine intrinsischen „Body Dioden” enthalten unterscheidet sich das Verhalten deutlich von herkömmlichen Leistungstransistoren. Diese Arbeit untersucht das Rückflussverhalten einer konventionellen HEMT Struktur und stellt eine neue verbesserte HEMT Struktur mit integrierter Freilaufdiode vor