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EEPW首页 > 模拟技术 > 设计应用 > 如何使用氮化镓:增强型氮化镓晶体管的电学特性

作者:时间:2018-09-21来源:网络收藏
“如果不是贝尔、乔阿伦等主力球员被替换下场,中国队中场开球的次数恐怕会达到两位数。

对于一直使用功率MOSFET器件设计产品的功率系统工程师来说,使用更高效的增强型氮化镓晶体管并不困难。虽然两种器件的基本工作特性非常相似,如果想发挥这种新世代器件的最大优势,我们还需考虑它的几个特性以实现高效设计。

本文引用地址:
http://www-eepw-com-cn.cpbeta.com/article/201809/388643.htm

留意这些电学特性

每个半导体的性能都有其极限值,器件的数据手册里通常清楚地列明这些极限值,以指导设计工程师如何创建各种设计而不会于质量或可靠性方面发生任何潜在问题。增强型氮化镓晶体管如宜普公司的

eGaN®FET与商用功率MOSFET器件具有相同的最高额定值,其最大可容栅极电压除外。在栅极与源极之间施加的最大可容栅极电压(VGS),其在正方向的最大值为6 V, 而在反方向的最大值为5 V。与功率MOSFET 器件相比,这些值相对地较低,设计师需要确保他们所设计的版图不会使栅极电压超出这些极限值而形成过冲的现象。

一般来说由于场效应晶体管在大约4 V时可完全得以增强,以上的要求并不会构成很大的问题。我们写了多篇技术文章(Power Electronics杂志:eGaN FET与功率硅器件比拼文章: Drivers, Layout; Impact of Parasitics on Performance 及Optimal PCB Layout)来帮助设计工程师如何避免受这个限制影响,但最简单的解决方案是使用已推出市场、保护场效应晶体管栅极的商用栅极驱动器集成电路,同时利用非常快速的开关时间。

图1:EPC2010 器件的归一化阈值电压与温度的关系– 可看到该器件在通常的工作温度范围内只有3% 的变化。

导通电阻RDS(ON))是指氮化镓场效应晶体管在栅极至源极之间施加5 V 电压的电阻值。导通电阻值将随所施加的栅极电压及器件的温度而变化。与硅技术相比,氮化镓技术的另一个优势是它的导通电阻随温度而增加的幅

度较小,如图2所示。对于硅器件来说,从25 ℃至100 ℃时,其RDS(ON))的增幅超过70%,而氮化镓场效应晶体管的增幅只有约50%。假设在25 ℃时这两个技术具有相同的初始导通电阻值,与硅器件相比,氮化镓晶体管在典型的100 ℃结温时的导通电阻值将大约低15%。

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