Leistungstransistoren sind einer der Hauptverursacher von Leistungsverlusten in Schaltnetzteilen . Transistorverluste werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt; Leitungsverluste und Schaltverluste. Leitungsverluste sind die Verluste, die entstehen, wenn ein Transistor Strom leitet, während Schaltverluste die Verluste sind, die beim Übergang zwischen Schaltzuständen auftreten.

Im eingeschalteten Zustand wirkt ein GaN-Transistor (wie ein Siliziumtransistor) wie ein Widerstand zwischen Drain und Source, üblicherweise mit Ron bezeichnet, und Leitungsverluste sind proportional zu diesem Widerstand. Der Hauptvorteil von GaN und anderen WBG-Materialien ist ihr Verhältnis zwischen Durchbruchspannung und Ron. Abbildung 1 zeigt die theoretischen Grenzen dieser Beziehung für Silizium, GaN und Siliziumkarbid (SiC, ein weiteres WBG-Material). Es ist ersichtlich, dass bei Erreichen einer bestimmten Durchbruchspannung der Ron von WBG-Geräten viel niedriger ist als der von Silizium, und GaN ist der niedrigste von allen dreien. Da sich Silizium seiner theoretischen Grenze nähert, wird die weitere Erhöhung von Ron den Einsatz von GaN und anderen WBG-Materialien erfordern.

Durch die Verwendung von GaN werden nicht nur die Leitungsverluste verbessert, sondern auch die Schaltverluste reduziert. Mehrere Faktoren tragen zu Schaltverlusten bei, von denen einige durch den Einsatz von GaN verbessert werden können. Ein Verlustmechanismus ist auf den Strom zurückzuführen, der im Transistor fließt, bevor die Drain-Source-Spannung zu sinken beginnt, wie in Abbildung 2 dargestellt. Während dieser Zeit sind die Verluste (gleich dem Produkt aus Spannung und Strom) sehr groß. Durch Erhöhen der Einschaltgeschwindigkeit des Schalters werden die Verluste bei Übergängen verringert. GaN-Transistoren können schneller eingeschaltet werden als Siliziumtransistoren, sodass die Verluste durch dieses Schalten geringer sind.

Eine weitere Möglichkeit, wie GaN Schaltverluste reduziert, ist der Verzicht auf Body-Dioden. Um einen Kurzschluss zu vermeiden, gibt es eine Zeitspanne, in der beide Schalter der Halbbrücke geöffnet sind, die sogenannte „Totzeit“. Während dieser Zeit fließt weiterhin Strom, aber da beide Schalter geschlossen sind, wird Strom durch die Body-Diode gezwungen. Der Wirkungsgrad der Body-Diode ist im eingeschalteten Zustand viel geringer als der Ron-Widerstand eines Siliziumtransistors. GaN-Transistoren haben keine Body-Dioden. Der durch die Body-Diode des Siliziumtransistors fließende Strom fließt stattdessen durch den Ron-Widerstand. Dadurch werden Verluste während der Totzeit erheblich reduziert.

Da die Bodydiode eines Siliziumtransistors während der Totzeit leitet, muss sie ausgeschaltet werden, wenn ein anderer Schalter eingeschaltet wird. Während dieser Zeit fließt der Strom nach dem Abschalten der Diode in die umgekehrte Richtung, was zu höheren Verlusten führt. Da es in GaN-Transistoren keine Body-Diode gibt, liegen die Sperrverzögerungsverluste nahe bei Null.