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第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解(二)

2020.10.26
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

  Cascode相当于由GaN HEMT和低压MOSFET组成:GaN HEMT可承受高电压,过电压能力达到750 V,并提供低导通电阻,而低压MOSFET提供低门极驱动和低反向恢复。HEMT是高电子迁移率晶体管的英文缩写,通过二维电子气在横向传导电流下进行传导。

图1:GaN内部架构及级联结构

  使用600 V GaN Cascode的三大优势是:

  1. 具有卓越的体 二极管特性:级联建立在低压硅技术上,且反向恢复特别低;

  2. 容易驱动:设计人员可使用像普通MOSFET一样的传统门极驱动器,采用电压驱动,且驱动由低压硅MOSFET的阈值电压和门极电荷决定;

  3. 高可靠性:通过长期应用级测试,且符合JEDEC行业标准(通过标准为:0个击穿、最终的漏电流低于规格门限、导通 阻抗低于规格门限)。

  PFC能效测试曲线

  在许多现有电路 拓扑中,Cascode GaN比Si提供更高能效。如图2所示,在连续导电模式(CCM)升压PFC拓扑中,在200 KHz和120 Vac输入的条件下,Cascode GaN较超结合Si(SJ Si)提升近1%的效率,随着频率的升高,GaN的优势更为明显。

  图2:CCM 升压PFC 在200 kHz 和120 Vac 输入.

  采用GaN还使得图腾柱(Totem Pole)电路成为可能,较传统CCM升压PFC提供更高能效。

图3:传统CCM升压FPC vs. 图腾柱电路


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