GaN 基礎知識：二維電子氣、晶體結構和品質因數

氮化鎵（GaN）功率元件透過結合寬能隙物理特性與針對高速、低損耗運作而最佳化的橫向 HEMT 結構，正在重新定義開關轉換器的極限。本文介紹了 GaN 如何成為 100–650 V 等級中矽 MOSFET 的天然繼任者，並展示材料品質因數如何直接轉化為更低的導通電阻、更高的開關頻率，以及在具競爭力的成本下實現高得多的功率密度。

自 20 世紀 70 年代末以來，矽功率 MOSFET 憑藉多數載子運作、堅固耐用和易於驅動等優勢，取代了雙極型電晶體，推動了開關模式功率轉換的發展。數十年來，單元間距、溝槽和超接面等結構的持續改進，在保持崩潰能力和可製造性的同時，不斷降低 R_DS(on) 。然而，在 100–600 V 範圍內，矽如今基本已達到單極元件的理論極限。

EDN
2026 年 3 月

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