雜談GaN技術

氮化鎵（GaN）正在改變工程師設計功率轉換系統的方式。在許多應用中，與傳統矽 MOSFET 相比，GaN 能實現更高的開關頻率、更高的效率和更高的功率密度。但 GaN 究竟在哪些方面真正優於矽？又在甚麼情況下採用 GaN 才具有工程和經濟上的合理性？在 EPC GaN 問答直播（Q&A LIVE）的首期節目中，EPC 首席執行官 Alex Lidow 回答了工程師關於 GaN 與矽技術對比的問題，涵蓋電壓範圍、開關損耗、功率密度、瞬態響應、PCB 佈局、寄生電感、閘極驅動、可靠性、成本以及與碳化矽的比較。此次討論為評估 GaN 在下一代功率轉換系統中應用的工程師提供了實用指導。

氮化鎵（GaN）正進入一個新的發展階段。在光達、衛星電源、快速充電器和AI電源供電等應用中確立自身地位之後，這項技術正越來越多地邁向低電壓、大電流應用領域，而在這些應用中，切換速度、低導通損耗和功率密度至關重要。

在PCIM展會上，LTspice和QSPICE的建立者Mike Engelhardt解釋了為什麼傳統SPICE—最初為IC設計而建構—難以準確模擬功率元件，尤其是GaN FET。他回顧了歷史上的電容模型（Meyer、Yang–Chatterjee），以及它們在VDMOS和GaN中的局限性，並介紹了QSPICE如何導入原生GaN MOSFET模型（level 2026），以實現準確的電荷、輸出電容和準飽和行為建模。Engelhardt詳細說明了數值計算方面的改進、跨電容的正確處理方式，以及使QSPICE成為更快速、更穩健的電力電子模擬器的性能提升。

At PCIM，Alex Lidow 重點介紹了 GaN 技術的最新演進，強調其在導通電阻、電容和電壓性能方面取得的重大提升。他指出，第七代 GaN 的導電性正接近銅，同時在各個電壓等級上持續超越矽 MOSFET。Lidow 還展示了 EPC2370，該元件具有超低導通電阻和大幅降低的電容。展望未來，EPC’s 第八代 GaN 將瞄準低電壓、高頻率和高功率密度應用，以及用於機器人和無人機的單片馬達驅動 IC，並計劃在 2027 年和 2028 年整合保護功能和電流感測功能。 觀看影片

當寬能隙半導體進入市場時，其應用領域劃分相當明確。SiC 在600V以上電壓範圍挑戰矽，而 GaN 則在約100V至600V的應用中與矽競爭。

Power Systems Design
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