雜談GaN技術

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：

這篇文章最初由 John Glaser 博士和 David Reusch 博士於 2016 年 6 月 13 日在 Power Systems Design 網站上發表。

矽已經存在夠久了。是時候讓一個更年輕且更具競爭力的挑戰者來接管半導體材料的主導地位了。

隨著馬達技術的進步，功率密度增加；馬達被製成更小的形式，設計速度更高，精度更高，這需要更高的電氣頻率。