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第三代半导体材料氮化镓GaN技术与优势详

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来源: 作者: 2018-10-30 11:39:27

第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解

导读:

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。

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 C和0.054 C,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。  表2:第一代600 V GaN-on-Si HEMT 与高压MOSFET比较

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