新闻资讯
NEWS
联系我们
CONTACT US
第三代半导体材料 GaN 技巧优势
发布时间：2017-07-26 人气：0次 编辑：未知
跟着半导体材料的慢慢成长和开辟，以 GaN 为半导体材料的应用开端进入了我们的视线。与硅器件比拟，GaN 在电源转换效力和功率密度上实现了机能的飞跃。
GaN 具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐化）等性质和强的抗辐照才能，在光电子、高温大年夜功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
2.较低的┞筏极和输出电荷：GaN 供给较低的┞筏极电荷。与 Si 材料的 MOSFET 的4nC 比拟，典范的中压器件具有大年夜约1nC 的┞筏极电荷，较低的┞筏极电荷使设计具有更快的导通时光和转换速度，同时削减损耗。同时，GaN 具有明显较低的输出电荷，大年夜概5 nC 阁下，远低于 Si 的25nC。
3.零反向恢复：硅 MOSFET 在50至60 nC 范围内具有典范的反向恢复电荷，具体取决于其尺寸和特点。当 MOSFET 关断时，体二极管中的反向恢复电荷（Qrr）产生损掉，大年夜而增长了总的体系开关损耗。这些损耗与开关频率成正比。而 GaN 具有零反向恢复和零 Qrr 损耗。
德州仪器（TI）作为半导体行业的领先者，尤其是在功率器件方面更是首屈一指，也推出了 GaN 材料的 MOSFET，我们就此查访了德州仪器全球 GaN 解决筹划高等策略与市场经理：Masoud Beheshti.
UCD3138 TIDA PMP20289 1KW CCM PFC 图腾柱 LMG3410
我们提出了几个问题，Masoud Beheshti 也热忱的作懂得答。
1. 作为制造 FET 的第三代半导体材料 GaN，其材料特点以及应用前景若何?
Masoud： 在功率密度方面，氮化镓为硅金属氧化物半导体场效应晶体管供给了几个关键的长处和优势，包含更低的导通电阻、较低的┞筏极和输出电荷以及零反向恢复。
Masoud： TI 供给两个系列的 GaN 功率级解决筹划。LMG5200的额定电压是80V 和10A ，而 LMG3410的额定电压是600V 和12A。
2. TI 以前所用材料制造的 MOSFET，比如 NexFET 和 FemtoFET 系列，与 GaN 的差别？
Masoud： 无论应用何种类型的 GaN，栅极驱动设计对于实现最佳的┞符体机能是至关重要的。因为这个原因，TI 在单一功率级封装中集成了驱动法度榜样和 GaN。这种办法可以达到很高的开关转换速度（高达100V / NS）和频率（高达1MHz），并且无振铃或不测损掉。集成驱动器还为 GaN 供给了最佳偏置电平，以确保最佳操作和靠得住性。此外，TI还具有整合的保护功能，包含高压 GaN 功率级的过流、过温及欠压锁定（UVLO）。
3. GaN FET 的功率应用范围和电压范围是若干？
LMG5200 器件是一款 80V、10A 驱动器兼 GaN 半桥功率级，借助加强模式氮化镓 (GaN) FET 供给了一套集成功率级解决筹划。该器件包含两个 80V GaN FET，它们采取半桥设备并由一个高频 GaN FET 驱动器驱动。而 LMG3410，与基于硅材料 FET 的解决筹划比拟，12A LMG3410功率级与 TI 的模仿与数字电力转换控制器组合在一路，能使设计人员创造出尺寸更小、效力更高并且机能更佳的设计。而这些优势在隔离式高压工业、电信、企业计算和可再生能源竽暌功用中都特别重要。
4. TI GaN FET 的现有产品种类以及分类？
Masoud： TI 供给 GaN 栅极驱动器，中等电压（80V）GaN 功率级，高压（600V）GaN 功率级。有关更多信息，请拜见 TI 官网氮化镓解决筹划。
5. GaN FET 的驱动 IC 与 Si MOSFET 的驱动是一样的吗？如不雅不一样，TI 的专用驱动 IC 有哪些？
Masoud： GaN 须要具有最佳栅极偏置电压的驱动器，以及异常快的传播延迟。为此，TI 设计了GaN 专用驱动法度榜样。这些驱动法度榜样集成了 TI 的功率级解决筹划，也供给了自力的驱动法度榜样，比如LMG1205。
LMG1205 设计用于驱动采取同步降压、升压或半桥设备的高侧和低侧加强模式氮化镓 (GaN) 场效应晶体管 (FET)。该器件集成了工作电压高达100V 的阴极负载二极管，并为高侧和低侧输出设置了自力输入，可最大年夜程度地优化控制的灵活性。
6. TI 针对 GaN 的 demo 和 evaluation board 有哪几款，以及技巧支撑？
Masoud： 请参阅以下的可用设计列表，TI 供给了广泛的体系设计支撑。这个中包含培训、参考设计、全球应用支撑和设计办事。
MV设计对象 解决筹划 器件 类型 器件型号 MV GaN 评估平台 LMG5200
EVM LMG5200EVM-02 48V 负载点 DC/DC 变换器 LMG5200 TPS53632G
UCD3138 TIDA PMP4497 三轨高VIN DC/DC变换器 LMG5200
UCD3138 TIDA PMP4486 10A 48V三相电机驱动 LMG5200
EVM LMG5200POLEVM-10 48V 负载点 DC/DC变换器 LMG5200
C2000 TIDA TIDA-00909 三相220V交换伺服驱动 TIDA TIDA-00915
HV设计对象 解决筹划 器件 类型 器件型号 HV GaN 评估平台 LMG3410 EVMs LMG3410-HB-EVM
我们可以比较下 GaN MOSFET 和 Si MOSFET 的机能差别： 1. GaN 比拟于 Si 材料的 MOSFET 有较低的 RDS（on）, GaN 的 RDS（on）-面积为6-9 mΩ-cm2，而 Si 的为14-18 mΩ-cm2，也就是说传导损耗低了50%，可以应用更小的散热片和更简单的热治理。
LMG34XX-BB-EVM 500W LLC (400/12V) LMG3410
UCD3138 TIDA PMP20873 1kW LLC (400/48V) LMG3410
UCD3138 TIDA PMP20637
经由过程德州仪器（TI）全球 GaN 解决筹划高等策略与市场经理 Masoud Beheshti 的介绍，我们加倍清跋扈 GaN 的成长已是当下最具颠覆性的技巧立异。在须要更高功率的诸如云计算、5G 电信基本举措措施、风电和太阳能电站及电动和混淆动力汽车等行业的日益增长的需求下，在一个寻求产品效能的时代，传统的以硅为重要材料的功率半导体，正逐渐面对成长瓶颈，而具有比硅更低导通电阻以及更高切换速度的 GaN（氮化镓）正逐渐成为万众注目标核心。
最后再次感激 Masoud Beheshti 师长教师热忱接收我们的查访并介绍了 TI 的优良领先的 GaN 筹划。
GaN 具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐化）等性质和强的抗辐照才能，在光电子、高温大年夜功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
2.较低的┞筏极和输出电荷：GaN 供给较低的┞筏极电荷。与 Si 材料的 MOSFET 的4nC 比拟，典范的中压器件具有大年夜约1nC 的┞筏极电荷，较低的┞筏极电荷使设计具有更快的导通时光和转换速度，同时削减损耗。同时，GaN 具有明显较低的输出电荷，大年夜概5 nC 阁下，远低于 Si 的25nC。
3.零反向恢复：硅 MOSFET 在50至60 nC 范围内具有典范的反向恢复电荷，具体取决于其尺寸和特点。当 MOSFET 关断时，体二极管中的反向恢复电荷（Qrr）产生损掉，大年夜而增长了总的体系开关损耗。这些损耗与开关频率成正比。而 GaN 具有零反向恢复和零 Qrr 损耗。
德州仪器（TI）作为半导体行业的领先者，尤其是在功率器件方面更是首屈一指，也推出了 GaN 材料的 MOSFET，我们就此查访了德州仪器全球 GaN 解决筹划高等策略与市场经理：Masoud Beheshti.
UCD3138 TIDA PMP20289 1KW CCM PFC 图腾柱 LMG3410
我们提出了几个问题，Masoud Beheshti 也热忱的作懂得答。
1. 作为制造 FET 的第三代半导体材料 GaN，其材料特点以及应用前景若何?
Masoud： 在功率密度方面，氮化镓为硅金属氧化物半导体场效应晶体管供给了几个关键的长处和优势，包含更低的导通电阻、较低的┞筏极和输出电荷以及零反向恢复。
Masoud： TI 供给两个系列的 GaN 功率级解决筹划。LMG5200的额定电压是80V 和10A ，而 LMG3410的额定电压是600V 和12A。
2. TI 以前所用材料制造的 MOSFET，比如 NexFET 和 FemtoFET 系列，与 GaN 的差别？
Masoud： 无论应用何种类型的 GaN，栅极驱动设计对于实现最佳的┞符体机能是至关重要的。因为这个原因，TI 在单一功率级封装中集成了驱动法度榜样和 GaN。这种办法可以达到很高的开关转换速度（高达100V / NS）和频率（高达1MHz），并且无振铃或不测损掉。集成驱动器还为 GaN 供给了最佳偏置电平，以确保最佳操作和靠得住性。此外，TI还具有整合的保护功能，包含高压 GaN 功率级的过流、过温及欠压锁定（UVLO）。
3. GaN FET 的功率应用范围和电压范围是若干？
LMG5200 器件是一款 80V、10A 驱动器兼 GaN 半桥功率级，借助加强模式氮化镓 (GaN) FET 供给了一套集成功率级解决筹划。该器件包含两个 80V GaN FET，它们采取半桥设备并由一个高频 GaN FET 驱动器驱动。而 LMG3410，与基于硅材料 FET 的解决筹划比拟，12A LMG3410功率级与 TI 的模仿与数字电力转换控制器组合在一路，能使设计人员创造出尺寸更小、效力更高并且机能更佳的设计。而这些优势在隔离式高压工业、电信、企业计算和可再生能源竽暌功用中都特别重要。
4. TI GaN FET 的现有产品种类以及分类？
Masoud： TI 供给 GaN 栅极驱动器，中等电压（80V）GaN 功率级，高压（600V）GaN 功率级。有关更多信息，请拜见 TI 官网氮化镓解决筹划。
5. GaN FET 的驱动 IC 与 Si MOSFET 的驱动是一样的吗？如不雅不一样，TI 的专用驱动 IC 有哪些？
Masoud： GaN 须要具有最佳栅极偏置电压的驱动器，以及异常快的传播延迟。为此，TI 设计了GaN 专用驱动法度榜样。这些驱动法度榜样集成了 TI 的功率级解决筹划，也供给了自力的驱动法度榜样，比如LMG1205。
LMG1205 设计用于驱动采取同步降压、升压或半桥设备的高侧和低侧加强模式氮化镓 (GaN) 场效应晶体管 (FET)。该器件集成了工作电压高达100V 的阴极负载二极管，并为高侧和低侧输出设置了自力输入，可最大年夜程度地优化控制的灵活性。
6. TI 针对 GaN 的 demo 和 evaluation board 有哪几款，以及技巧支撑？
Masoud： 请参阅以下的可用设计列表，TI 供给了广泛的体系设计支撑。这个中包含培训、参考设计、全球应用支撑和设计办事。
MV设计对象 解决筹划 器件 类型 器件型号 MV GaN 评估平台 LMG5200
EVM LMG5200EVM-02 48V 负载点 DC/DC 变换器 LMG5200 TPS53632G
UCD3138 TIDA PMP4497 三轨高VIN DC/DC变换器 LMG5200
UCD3138 TIDA PMP4486 10A 48V三相电机驱动 LMG5200
EVM LMG5200POLEVM-10 48V 负载点 DC/DC变换器 LMG5200
C2000 TIDA TIDA-00909 三相220V交换伺服驱动 TIDA TIDA-00915
HV设计对象 解决筹划 器件 类型 器件型号 HV GaN 评估平台 LMG3410 EVMs LMG3410-HB-EVM
我们可以比较下 GaN MOSFET 和 Si MOSFET 的机能差别： 1. GaN 比拟于 Si 材料的 MOSFET 有较低的 RDS（on）, GaN 的 RDS（on）-面积为6-9 mΩ-cm2，而 Si 的为14-18 mΩ-cm2，也就是说传导损耗低了50%，可以应用更小的散热片和更简单的热治理。
LMG34XX-BB-EVM 500W LLC (400/12V) LMG3410
UCD3138 TIDA PMP20873 1kW LLC (400/48V) LMG3410
UCD3138 TIDA PMP20637
经由过程德州仪器（TI）全球 GaN 解决筹划高等策略与市场经理 Masoud Beheshti 的介绍，我们加倍清跋扈 GaN 的成长已是当下最具颠覆性的技巧立异。在须要更高功率的诸如云计算、5G 电信基本举措措施、风电和太阳能电站及电动和混淆动力汽车等行业的日益增长的需求下，在一个寻求产品效能的时代，传统的以硅为重要材料的功率半导体，正逐渐面对成长瓶颈，而具有比硅更低导通电阻以及更高切换速度的 GaN（氮化镓）正逐渐成为万众注目标核心。
最后再次感激 Masoud Beheshti 师长教师热忱接收我们的查访并介绍了 TI 的优良领先的 GaN 筹划。
推荐产品
热点新闻
- 电位器和可调电阻的区别是什么？ 2017-07-26
- 变频器电路板上的电子元件介绍 2017-07-26
- 快恢复二极管检测方法与常见故障原因介绍 2017-07-26
- plasma清洗技术相关介绍 2017-07-26
- 等离子体表面处理器相关结构和功能介绍 2017-07-26
- 油烟净化器用电源的连接方法介绍 2017-07-26
- 模拟电源、开关电源、数字电源的区别介绍 2017-07-26
- 模块电源之交流电抗器和直流电抗器有哪些区别？ 2017-07-26
- 开关电源厂对通信电源电磁兼容性的分析与测试 2017-07-26
- 高频开关直流电源的保护技术介绍 2017-07-26
服务热线：
地址：苏州市高新区滨河路 588号3幢1011室
