このシリーズの前の回では、eGaN® FETの利点、および、シリコンMOSFETで可能とする以上の高い効率と高いスイッチング速度が得られるこのデバイスの可能性について議論しました。この回では、eGaN FETで達成可能な特性を得るために、ドライバとレイアウトの考察について議論します。

米EEWeb誌
By: Alex Lidow
2013年8月

新しい技術が導入されると、エンジニアは、その新しい技術が提供する特性の優位性を、有効、かつ効率的に利用する方法が直観的に分かるだろう、と考えることは合理的ではありません。すなわち、常に学習曲線があるからです。これは、突然出現した高性能窒化ガリウム・トランジスタ技術の場合にも当てはまります。

Efficient Power Conversion（EPC）社が業界初の商用GaNトランジスタを市販した2010年の中ごろ、一般の電力変換エンジニアリング・コミュニティでGaN FET技術が利用可能になりました。そのとき以来、EPC社は2つの並列の道を歩んでいます。つまり、１つは、製品のポートフォリオを拡張する道、もう１つは、技術の使用に関して電力変換システムの設計エンジニアと共に学習する道です。これらの教育への努力のうちの1つは、米Power Electronics誌の編集者と連携し、GaN技術とそのアプリケーションの特性に関する一連の記事を隔月で掲載することでした。

この連載には、eGaN FET対パワー・シリコンの決戦というタイトルを付けました。この連載の記事は、基礎編と、窒化ガリウム部品を使う特定のアプリケーション編の2編で構成されています。エンジニアが学習曲線を登ることを支援するためのゴールに到達したことを確認するために、16本の記事を簡単に振り返る良いタイミングです。この回顧は、GaN技術の採用を進めるために必要となる更なるトピックと学習は何か、についての洞察を与えるでしょう。そして、学習する必要性には、決して終わりがありません。

By：JOHAN STRYDOM博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション部門バイス・プレジデント
MICHAEL DE ROOIJ博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション・エンジニアリング部門エグゼクティブ・ディレクタ
DAVID REUSCH博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション部門ディレクタn

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パワーMOSFETを使って仕事をしているパワー・システム設計者にとって、エンハンスメント・モードGaNトランジスタにアップグレードすることは簡単です。基礎的な動作特性は、非常に類似していますが、この新しい世代のデバイスから最大の利益を得るために、効率的な設計の中で考慮しなければならない2～3の特性があります。

米EEWeb誌
By: Alex Lidow
2013年7月

パッケージには、欠点があります。すなわち、抵抗やインダクタンスが余分に増えることによって、特性を劣化させると同時に、実装面積を大きくし、パワーMOSFETの価格を上昇させます。GaN HEMTにおける最善の解決策は、現在主流のシリコンとのコスト競争を可能にする1つのステップとしてパッケージを捨てることだ、とEfficient Power Conversion CorporationのAlex Lidow（アレックス・リドウ）は主張しています。

米Compound Semiconductor誌
2013年6月

EPC社CEO（最高経営責任者）のAlex Lidow（アレックス・リドウ）による新たな毎月のコラムの第1回は、GaNオン・シリコンのパワー・デバイスが成熟したパワーMOSFETの優れた代替品になることができるという考察が紹介されます。

米EEWeb.com誌
By: Alex Lidow
2013年6月

eGaN FETは、パワー・スイッチング・デバイスとして設計され、最適化されましたが、良好なRF特性も備えています。この記事は、RF特性に対する2回シリーズの第1弾で、周波数範囲200 MHz～2.5 GHzのRF特性に焦点を当てています。

著者：Michael de Rooij博士、Efficient Power Conversion社のアプリケーション・エンジニアリング部門エグゼクティブ・ディレクタ
Johan Strydom博士、Efficient Power Conversion社のアプリケーション部門バイス・プレジデント
Matthew Meiller、米Peak Gain Wireless社の社長

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商用のDC-DCアプリケーションにおいて、MOSFETの置き換えとして窒化ガリウム（GaN）・デバイスを製品化して以来、3年が経ちました。GaNデバイスの出現によって、これまでMOSFETベースのFETでは達成できなかったアプリケーションが実現可能になると共に、ほとんど想像もつかず、利用されなかった潜在的な新しいアプリケーションを利用可能にするために、GaNデバイス開発者にとって好都合な舞台が設定されています。

EETimes Asia誌
2013年5月16日
http://www.eetasia.com/ART_8800684828_480200_TA_f13f883a.HTM

この記事は、ワイヤレス・パワー伝送システムを組み立てるために必要な要素の概要です。 EPC社のデモ・システムEPC9104では、効率的なワイヤレス・パワー伝送のために要求される高周波数、大電圧、大電力が得られることを示します。

EDN Europe誌
2013年3月
http://mag.electronics-eetimes.com/EDNE_MARCH_2013/#/26/

eGaN FET ベースのPOL（負荷点）バック・コンバータ用プリント回路基板のレイアウトを最適化することは、寄生成分を低減するので、従来のMOSFETベースの設計に比べて、効率の向上、スイッチング速度の高速化、デバイスの電圧オーバーシュートの低減につながります。

By David Reusch博士、Efficient Power Conversionのアプリケーション部門ディレクタ

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直流24 Vのシステムで使われるPOL（負荷点）コンバータの設計者は、伝統的に、コストが高い絶縁型コンバータと、周波数と効率が低いバック（降圧型）・コンバータとの間で決めなければなりませんでした。コンピューティング・システムにおいて一般的な12 VのPOLコンバータと比べて、より高い電圧の24 VのPOLコンバータでは、スイッチ・ノードのリンギングに対応するためにFETの電圧を少なくとも40 Vに高くするので、転流と出力容量C_OSSの損失が大きくなります。EPC社のeGaN FETは、出力容量を充放電するとき、Q_GDが非常に小さいので転流損失を低減でき、Q_OSSが小さいので低損失にできます。さらに、EPC社のeGaN FETのウエハー・レベル・パッケージである革新的なランド・グリッド・アレイ（LGA）は、高周波のパワー・ループとゲート駆動ループの両方ともに超低インダクタンスにできます。最も重要なのは、これらのループに共通の経路は、共通ソース・インダクタンス（CSI）として知られ、電流の転流損失の最小化に役立ちます。eGaN FETの電荷とCSIが小さいことによって、伝統的なMOSFETのように、効率を犠牲にすることなく、周波数をより高くすることで電力密度をより高められます。

David Reusch博士、アプリケーション部門ディレクタ
Stephen L. Colino、セールス＆マーケティング部門バイス・プレジデント

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シリコンMOSFETが可能とするよりも効率とスイッチング周波数を高くできるeGaN® FETのようなエンハンスメント・モード窒化ガリウム・ベースのパワー・デバイスの能力が、さまざまな用途で使われています。eGaN FETによって提供されるスイッチングの性能指数（FOM：figure of merit）の改善によって、高い性能を得るためには、パッケージやプリント回路基板のレイアウトの寄生成分が重要になります。この記事の最初のパートでは、スイッチング周波数1 MHz、入力電圧12 V、出力電圧1.2 V、最大出力電流20 Aで動作するeGaN FETおよびMOSFETに基づくPOL（負荷点）コンバータに対して、特性に及ぼす寄生インダクタンスの影響を検討します。

By David Reusch博士、Efficient Power Conversion社のアプリケーション部門ディレクタ

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最初の決戦の記事は、eGaN^® FETがシリコン・デバイスと同様に動作し、同じ基準の特性を使って評価できることを示しました。eGaN FETは、多くの基準で非常に良好な特性が得られますが、eGaN FETの「ボディ・ダイオード」の順方向電圧は、MOSFETの対応品よりも大きく、デッドタイム期間の大きな損失成分になります。ボディ・ダイオードの順方向導通損失だけが、デッドタイムに依存するすべての損失を構成するわけではありません。ダイオードの逆回復と出力容量の損失も重要です。この記事では、デッドタイム管理とデッドタイムのすべての損失を最小化する必要性について議論します。

By Johan Strydom博士、アプリケーション部門バイス・プレジデント、EPCのパワー・エレクトロニクス技術

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2013年1月2日

この記事では、エンハンスメント・モードGaNトランジスタが、共振型回路の大幅な高効率化を可能にすることと、6.78 MHz帯で動作するワイヤレス・パワー伝送システムの実例を示します。

著者：EPC社CEO（最高経営責任者）のAlex Lidow（アレックス・リドウ）博士、アプリケーション・エンジニアリング部門エグゼクティブ・ディレクタのMichael deRooij博士、アプリケーション・エンジニアリング部門ディレクタのDavid Reusch博士。独Bodo’s Power Systems誌 (www.bodospower.com)。

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振動発電バッテリー「nPower^® PEG」は、ハンドヘルドの電子機器向けの世界初の人力充電器です。米Tremont Electric社のこの製品は、それらのnPower PEG（Personal Energy Generator）にEfficient Power Conversion社のeGaN® FETを使用しています。

http://www.powerpulse.net/story.php?storyID=26832

これまで、このシリーズでは、ハードおよびソフトの両方のスイッチング用途において、eGaN® FETがシリコンMOSFETを超える特性改善を実現できることを示すことが重要な取り組みでした。すべての場合において、eGaN FETは、MOSFETを超える改善を示しました。eGaN FET対シリコンのパワー決戦シリーズのこの回では、チップ・サイズの最適化プロセスが議論され、特定の結果を示すためにアプリケーション例を使います。

Johan Strydom博士、EPC社のアプリケーション部門バイス・プレジデント
米Power Electronics Technology誌

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この記事では、eGaN FETの高い電子密度と非常に低い温度係数が、今日の高性能アプリケーションに必要とされるパワーMOSFETを超える主な優位性となることを示します。高電子密度が優れたオン抵抗RDS(ON)につながり、正の温度係数がチップ内のホット・スポットの発生を抑制し、この結果、優れた安全動作領域（SOA）特性が得られます。

By Yanping Ma博士、EPC社、品質部門のディレクタ
Bodo's Power Systems誌

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The advantages provided by eGaN FETs in hard switching isolated and non-isolated applications have been addressed previously. Here, we demonstrate the ability of the eGaN FET to improve efficiency and output power density in a soft switching application, compared to what is achievable with existing power MOSFET devices.

By David Reusch, Ph.D., Director of Applications, EPC
Power Electronics Technology

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Gallium Nitride transistors have been available since Eudyna and Nitronex first introduced depletion-mode RF transistors in about 2005. Since then many new companies have entered the field with both RF transistors (e.g. RFMD, Triquint, Cree, Freescale, Integra, HRL, M/A-COM, and others), and transistors designed to replace power MOSFETs in power conversion applications (e.g. Transphorm, International Rectifier, GaN Systems, microGaN, and Efficient Power Conversion). This article discusses if this ground swell of activity mean that GaN transistors are ready to replace power MOSFETs, and, if so, why?

By Alex Lidow, Ph.D., CEO, EPC
Power Pulse.Net

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Wireless power applications are gaining popularity in many commodity products such as mobile phones chargers. Enhancement mode gallium nitride transistors offer an alternative to MOSFET technology as they can switch fast enough to be ideal for wireless power applications. This article focuses on experimental evaluation of an induction coil wireless energy system using eGaN FETs operating at 6.78 MHz designed to be suitable for multiple 5 W USB based charging loads.

By Johan Strydom, Ph.D., Vice President of Applications, EPC and Johan Strydom, Ph.D., Vice President of Applications, EPC
Power Electronics Technology

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In this article, we show that using GaN Transistors such as Efficient Power Conversion’s eGaN® FETs can improve the efficiency of isolated eighth brick DC-DC converters. This type of power converters is used extensively in mainframes, servers and telecommunication systems, and is available in a variety of sizes, output power capability, and input and output voltage ranges. Its modularity, power density, reliability and versatility have simplified the isolated power supply market.

By Johan Strydom, Ph.D., Vice President of Applications, EPC
Bodo’s Power Systems

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