цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое технология GaN для создания силовых компонентов

Что такое технология GaN для создания силовых компонентов

Автор: Mike(admin) от 18-12-2017, 20:25

Что такое нитрид галлий?


Нитрид-галлиевые транзисторы стали высокоэффективной альтернативой кремниевым транзисторам, благодаря способности технологии обеспечить меньшие размеры устройства при заданном сопротивлении включениям и напряжении пробоя, чем у кремния.


Нитрид-галлиевый GaN транзистор

Энергетическая эволюция полупроводников началась с устройств на основе германия и кремния, которые начали появляться в 1950-х годах. Более широкое использование кремния обусловлено его улучшенными физическими свойствами в сочетании с большими инвестициями в производственную инфраструктуру и технику. Однако кремниевые силовые МОП-транзисторы не поспевают за эволюционными изменениями в силовой электронике. Силовая электроника достигла теоретического предела кремниевых МОП-транзисторов и теперь должна перейти к другому полупроводниковому материалу, производительность которого соответствует современным системам. Новый материал представляет собой нитрид галлия (GaN) - полупроводник с высокой подвижностью электронов. Хотя GaN молод и пока еще не столь популярен, он, несомненно, приобретет значительные улучшения и будет более распространен в последующие годы.


Каково основное преимущество GaN над кремниевыми силовыми транзисторами?


GaN имеет более высокую критическую напряженность электрического поля, чем кремний. Его более высокая подвижность электронов позволяет устройству на основе GaN иметь меньший размер для заданного сопротивления открытого канала и пробоя, чем в случае с устройством на основе кремния. Это позволяет физически уменьшить конструкцию устройств, а их электрические выводы максимально сблизить с учетом заданного требования к напряжению пробоя.


Какие два типа силовых полупроводников GaN существуют?


Эти два типа – режим обеднения и режим обогащения. Транзистор режима обеднения (или транзисторы с собственным каналом) обычно включен и отключается за счет подачи отрицательного напряжения относительно истока и стока. Напротив, транзистор режима обогащения (или транзисторы с индуцированным каналом) нормально выключен и включается положительным напряжением, подаваемым на затвор. Транзистор режима обеднения несколько неудобны, потому что при запуске силового преобразователя сначала к силовым компонентам должно быть приложено отрицательное смещение, иначе произойдет короткое замыкание. У транзисторов с режимом обогащения нет такой проблемы: при нулевом смещении на затворе компонент будет выключен и не будет проводить ток.


Имеет ли полевой транзистор GaN внутренний диод?


Транзисторная структура GaN представляет собой чисто латеральное устройство, без паразитного биполярного перехода, имеющегося в кремниевых MOSFET. Следовательно, обратное смещение GaN или «внутренний диод» имеет другой механизм, но аналогичную функцию. При нулевом смещении между затвором и истоком наблюдается отсутствие электронов в области затвора. По мере уменьшения напряжения стока создается положительное смещение на затворе относительно области дрейфа, инжектируя электроны в затвор. Таким образом, в проводимости не участвуют неосновные носители, и, следовательно, нет потерь обратного восстановления. Схемотично GaN транзисторы изображают практически также, как и обычные полевые транзисторы.


Нитрид-галлиевый GaN транзистор

Каковы основные требования для включения транзистора GaN?


Это три параметра: максимально допустимое напряжение затвора, порог напряжения затвора и падение напряжения на «внутреннем диоде».


Что наиболее важно при использовании устройств GaN?


Очень важна разводка печатной платы, причем независимо от того, какого типа устройство (с режимом обеднения или режимом обогащения). Все эти устройства переключаются очень быстро, и поэтому паразитная индуктивность платы должна быть как можно меньше, в диапазоне от 0.4 нГн до 2.0 нГ.




© digitrode.ru


Теги: GaN, транзистор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий