第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解

本文摘要:第三代半导体材料氮化镓(GaN),作为时下新兴的半导体工艺技术,获取打破硅的多种优势。与硅器件比起,GaN在电源切换效率和功率密度上构建了性能的进步,普遍应用于功率因数校正(PFC)、硬电源DC-DC等电源系统设计,以及电源适配器、光伏逆变器或太阳能逆变器、服务器及通信电源等终端领域。 GaN的优势 从表格1可见,GaN不具备出众的穿透能力、更高的电子密度及速度,和更高的工作温度。

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第三代半导体材料氮化镓(GaN),作为时下新兴的半导体工艺技术,获取打破硅的多种优势。与硅器件比起,GaN在电源切换效率和功率密度上构建了性能的进步,普遍应用于功率因数校正(PFC)、硬电源DC-DC等电源系统设计,以及电源适配器、光伏逆变器或太阳能逆变器、服务器及通信电源等终端领域。  GaN的优势  从表格1可见,GaN不具备出众的穿透能力、更高的电子密度及速度,和更高的工作温度。GaN获取低电子迁移率,这意味著电源过程的反向恢复时间可忽略不计,因而展现出出有低损耗并获取低电源频率,而低损耗再加宽带长器件的低结温特性,可减少散热量,低电源频率可增加滤波器和无源器件如变压器、电容、电感等的用于,最后增大系统尺寸和重量,提高功率密度,有助设计人员构建灵活的高能效电源方案。

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同为宽带长器件,GaN比SiC的成本更加较低,更加更容易商业化和不具备普遍使用的潜力。  表格1:半导体材料关键特性一览  GaN在电源应用于已证明能获取高于硅基器件的最重要性能优势。

安森美半导体和功率切换专家Transphorm早已合作,共同开发及联合推展基于GaN的产品和电源系统方案,用作工业、计算机、通信、LED灯光及网络领域的各种高压应用于。去年,两家公司已公开信发售600VGaN级联结构(Cascode)晶体管NTP8G202N和NTP8G206N,两款器件的导通电阻分别为290m?和150m?,门近于电荷皆为6.2nC,输入电容分别为36pF和56pF,反向恢复电荷分别为0.029C和0.054C,使用优化的TO-220PCB,更容易根据客户现有的制板能力而构建。  基于同一导通电阻等级,第一代600V硅基GaN(GaN-on-Si)器件已比高压硅MOSFET获取好4倍以上的门极电荷、更佳的输入电荷、差不多的输入电容和好20倍以上的反向恢复电荷,并将尚待之后改良,未来GaN的优势将不会更加显著。


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