第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解（一）

发布时间：2020-10-26 11:48 原文链接：第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解（一）

　　第三代半导体材料——氮化镓( GaN)，作为时下新兴的半导体工艺技术，提供超越硅的多种优势。与硅器件相比，GaN在电源转换效率和功率密度上实现了性能的飞跃，广泛应用于功率因数校正(PFC)、软开关 DC-DC等电源系统设计，以及电源适配器、光伏逆变器或太阳能逆变器、服务器及通信电源等终端领域。

　　GaN的优势

　　从表1可见，GaN具备出色的击穿能力、更高的电子密度及速度，和更高的工作温度。GaN提供高电子迁移率，这意味着开关过程的反向恢复时间可忽略不计，因而表现出低损耗并提供高开关频率，而低损耗加上宽带宽器件的高结温特性，可降低散热量，高开关频率可减少滤波器和无源器件如变压器、电容、电感等的使用，最终减小系统尺寸和重量，提升功率密度，有助于设计人员实现紧凑的高能效电源方案。同为宽带宽器件，GaN比SiC的成本更低，更易于商业化和具备广泛采用的潜力。　　

表1：半导体材料关键特性一览

　　GaN在电源应用已证明能提供优于硅基器件的重要性能优势。安森美半导体和功率转换专家Transphorm就此合作，共同开发及共同推广基于GaN的产品和电源系统方案，用于工业、计算机、通信、LED照明及网络领域的各种高压应用。去年，两家公司已联名推出600 V GaN 级联结构(Cascode) 晶体管NTP8G202N和NTP8G206N，两款器件的导通电阻分别为290 m?和150 m?，门极电荷均为6.2 nC，输出电容分别为36 pF和56 pF，反向恢复电荷分别为0.029 μC和0.054 μC，采用优化的TO-220 封装，易于根据客户现有的制板能力而集成。

　　基于同一导通电阻等级，第一代600 V硅基GaN(GaN-on-Si)器件已比高压硅MOSFET提供好4倍以上的门极电荷、更好的输出电荷、差不多的输出电容和好20倍以上的反向恢复电荷，并将有待继续改进，未来GaN的优势将会越来越明显。　