X
隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，人類生活對(duì)于能源電力的需求越來(lái)越大。從而對(duì)電源轉(zhuǎn)換效率、電源體積、電源重量等參數(shù)提出了越來(lái)越高的要求。目前隨著研究的深入，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，各類全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被逐漸廣泛應(yīng)用。從而使開(kāi)關(guān)電源的功率密度越來(lái) 越高化，效率越來(lái)越高，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來(lái)越豐富。但是隨之而來(lái)的難點(diǎn)是電源的轉(zhuǎn)換效率受到了功率器件的制約，很難再進(jìn)一步的提高電源的性能。由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)難以創(chuàng)新，磁性材料創(chuàng)新速度慢，第三代半導(dǎo)體由于其開(kāi)關(guān)速度快、內(nèi)阻相對(duì)于第二代半導(dǎo)體更小的優(yōu)良特性，逐漸被應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。
第三代半導(dǎo)體材料主要以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、氮化鋁（AlN）等化合物材料為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料。目前被廣泛接受的可以應(yīng)用于電源開(kāi)關(guān)的材料包含SIC和GaN兩種。
由于GaN和SIC材料針對(duì)于現(xiàn)在的工程師來(lái)講屬于一種全新的半導(dǎo)體材料，大家對(duì)于這兩種材料的特性僅停留在各個(gè)半導(dǎo)體原廠向工程師推廣應(yīng)用時(shí)告知的可以應(yīng)用的層面上，很少尋根問(wèn)底在目前的電源上為什么要用這種材料，怎么應(yīng)用這種材料，怎么才能發(fā)揮這兩種半導(dǎo)體材料的優(yōu)勢(shì)。更沒(méi)有深究過(guò)應(yīng)用這兩種材料是否真正的發(fā)揮到了最高性價(jià)比。
如果需要搞清楚如上幾個(gè)問(wèn)題，首先我們需要了解第三代半導(dǎo)體本身相對(duì)于其他功率器件的優(yōu)劣勢(shì)，然后再進(jìn)一步探討適合應(yīng)用在什么樣的電源產(chǎn)品上。下面我們以南京芯干線科技有限公司的GaN HEMT XG6510B8（詳細(xì)規(guī)格書(shū)請(qǐng)點(diǎn)擊產(chǎn)品信息_南京芯干線科技有限公司 (x-ipm.com)進(jìn)行下載）來(lái)舉例說(shuō)明。
GaN HEMT器件具有兩大優(yōu)勢(shì)一劣勢(shì)三個(gè)特性：（1）與SI同樣晶圓面積時(shí)，內(nèi)阻更小。（2）開(kāi)關(guān)頻率高，目前XG6510B8最理想的工作頻率為200KHz-1.5MHz之間。（3）與Si MOSFET器件相比同樣內(nèi)阻時(shí)，晶圓面積小，散熱面積小，過(guò)電流能力弱。
SI MOSFET具有如下特性：（1）與GaN晶圓面積相同時(shí)，內(nèi)阻大。（2）開(kāi)關(guān)頻率與GaN相比略低，目前常規(guī)SI MOSFET器件最理想的工作頻率為10KHz—200KHz之間。（3）SI MOSFET與GaN相比同樣內(nèi)阻時(shí)，面積更大，過(guò)電流能力更強(qiáng)。
通過(guò)如上分析我們可以很清楚的看出，GaN功率器件相對(duì)于SI功率器件相比有著很明顯的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。如果要充分發(fā)揮第三代半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)，就需要選擇恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用市場(chǎng)，選擇恰當(dāng)?shù)目刂破?，充分發(fā)揮GaN內(nèi)阻小，開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)良特性。由于目前磁性器件材料的限制，我們建議GaN器件工作在250K的開(kāi)關(guān)頻率下，DFN88封裝器件工作在0.6W的耗散功率條件下?？紤]導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗的疊加，南京芯干線科技有限公司針對(duì)于DFN88的功率器件運(yùn)用有橋PFC、無(wú)橋PFC、半橋LLC、移相全橋等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合，制作了100W、130W、180W、200W、250W、350W、500W、1KW等多款GaN電源。
隨著后續(xù)技術(shù)水平的提高，公司技術(shù)人員有信心運(yùn)用GaN單片器件將功率做到2800W左右。從而充分發(fā)揮GaN功率器件在開(kāi)關(guān)電源中的優(yōu)良性能。
總之，由于GaN與SI器件相比的兩優(yōu)勢(shì)一劣勢(shì)，南京芯干線科技有限公司經(jīng)過(guò)多年的研究得出結(jié)論：如果GaN HEMT的最高性價(jià)比，充分發(fā)揮GaN HEMT的優(yōu)良特性，最恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品應(yīng)用功率應(yīng)該定位與200W—3KW之間的交流與直流電源。開(kāi)拓進(jìn)取的南京芯干線科技有限公司期待與您做進(jìn)一步的技術(shù)交流，共同推動(dòng)第三代半導(dǎo)體功率器件在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用。
