WBGS

WBGS ist eine Abkürzung für Wide-BandGap Semiconductors.

Halbleiter mit breitem Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband

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WBGS - Halbleiter mit breitem Bandabstand (englisch Wide-BandGap Semiconductors), auch Wide-Bandgap-Halbleiter oder breitbandige Halbleiter) sind Halbleiter, deren Abstand zwischen dem Bereich des energetischen Zustands der elementaren Ladungsträger für Nicht-Leitungsfähigkeit (Valenzband) und dem höheren für Leitungsfähigkeit (Leitungsband) - die Bandlücke - besonders gross ist, an der Grenze eines Isolators (bei elektrischen Leitern liegen diese Bänder dicht aneinander oder überschneiden sich, es gibt keine Bandlücke, bei Isolatoren ist der Abstand - die Lücke - so gross, dass keine Ladungsträger ins Leitungsband überspringen können, um Strom zu leiten).

Einer der Vorzüge gegenüber konventionellen Halbleitern (meist Silizium - Si) liegt in der Fähigkeit bei deutlich höheren Frequenzen zu arbeiten. Dies geht mit der höheren Schaltgeschwindigkeit einher, die u.A. in kleineren Energieverlusten bei Schaltreglern resultiert. Kleinere Energieverluste sind auch ein Ergebnis des etwa zehnmal kleineren Widerstands im leitenden Zustand als bei Si-Halbleitern; ebenso Leckströme im gesperrten Zustand sind wesentlich kleiner.

Die grosse Breite des Energieabstandbands ermöglicht auch die Herstellung von LEDs für kurzwellige Lichtbereiche, wie blau und ultraviolett.

Wegen dem höheren energetischen Abstand benötigen solche Halbleiter höhere Steuerpannungen, können so aber auch allgemein bei höheren Spannungen arbeiten. Gleichso wird ihre Leitfähigkeit weitaus weniger von Temperaturschwankungen beeinflusst, sie ertragen also wesentlich höhere Betriebstemperaturen.

Sie eignen sich gut für hochfrequente auf Energiesparsamkeit angewiesene Geräte, wie Mobiltelefone, für Beleuchtungstechnik, aber auch für Hochleistungsbauelemente z.B. in Elektrofahrzeugen.

Einer der Nachteile liegt heute (2016) noch in höheren Herstellungskosten, die jedoch im Zusammenhang mit wachsender Ausbreitung der Anwendungen im Begriff zu sinken sind.

Zu den wichtigsten Materialien gehören hier Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Diamant.