雜談GaN技術

重新思考平凡並克服心理偏見

無刷直流 (BLDC) 馬達 越來越受歡迎，並且在機器人技術、電子移動和無人機中有著越來越多的應用。這些應用有特殊需求，例如輕量、小尺寸、低轉矩波動、低噪音和極高的精度控制。為了滿足這些需求，為馬達提供動力的變頻器需要以更高頻率運行，但同時需要先進技術來減少由此產生的較高功率損耗。增強模式氮化鎵 (eGaN ®) 晶體管和集成電路能夠在不產生顯著損耗的情況下以更高頻率運行。

磚式DC-DC轉換器廣泛應用於數據中心、電信和汽車應用，將標稱48V匯流排轉換為（或從）標稱12V匯流排。氮化鎵（GaN）集成電路（IC）技術的進步使得半橋和閘極驅動器得以集成，從而形成單芯片解決方案，簡化了佈局、最小化面積並降低成本。

致謝 - 此應用說明和相關硬體是與德克薩斯大學奧斯汀分校的半導體電力電子中心 (SPEC) 合作開發的。

高效能電源轉換 (EPC) 正在提升與老化的矽電源 MOSFET 和 100 V 等級的 eGaN 電晶體之間的性能距離。新的第五代「plus」裝置相比於前一代產品，擁有約 20% 更低的 RDS(on) 和更高的直流額定值。這種性能提升來自於厚金屬層的增加和從焊球轉換為焊條。

Efficient Power Conversion (EPC) 正在將老化的矽功率 MOSFET 和 eGaN® 電晶體之間的性能差距加倍至 200 V 等級。這些第五代新裝置的尺寸約為上一代的一半。這一性能提升主要來自於兩個設計上的差異，如圖 1 所示。左邊是第四代 200 V 增強模式 GaN-on-Si 工藝的橫截面。右邊的橫截面是第五代結構，閘極和源極電極之間的距離縮短，並新增了厚金屬層。這些改進，加上許多未顯示的改進，使新一代 FET 的性能翻倍。

包裝的SEE免疫和抗輻射增強型氮化鎵（eGaN）器件相比老化的抗輻射硅MOSFET提供了顯著提升的性能，使得新一代電源轉換器在太空中能夠在更高頻率、更高效率和更高功率密度下運行，達到前所未有的水平。

GaN FETs 可以比 Si MOSFETs 切換得更快，這使得許多系統設計師會問−更快的切換速度如何影響 EMI？

除了性能和成本改進之外，GaN技術對電源轉換市場的最重大影響來自於其內在能力，可以在同一基板上集成多個設備。與標準的硅IC技術相比，GaN技術允許設計師以更簡單和更具成本效益的方式在單個芯片上實現單片電源系統。

親愛的 EPC 朋友、同事和合作夥伴：