GaN 基础知识

　1、简介

 

　　MOSFET与HEMT对比：

MOSFET vs HEMT

导电沟道结构	Vertical	Lateral
导电沟道类型	PN结	2DEG
工艺	Doping	Heterostructure
热阻	基本相似

　　　　GaN 是未来电力电子设计的趋势，知名电源大厂也在抢夺高频市场。

　　　　由于GaN 是通过AlGaN和GaN 在交界面的压电效应形成的二维电子气来导电，意味着GaN 是常开器件。

　　　　然而电力电子电路常需要常关的器件作为开关管，因此，市面上主要有两种方式将常开的GaN器件变成常关器件。

　　　　　　方式一：在内部串联一个低压增强型N沟道Mosfet。

　　　　方式二：在栅极增加P型GaN外延层来实现关断控制。

　　对比：

EMode GaN VS DMode GaN

	DMode	EMode
可靠性　　(栅极耐压/V)	18V	7V
耐压/V	较高	较低
工艺	一次外延	两次外延
晶圆成本	低	高
封装成本	高	低
驱动	电压型	电流型
驱动寄生电感影响	敏感	不敏感
Rds_on	较大	较小
Qrr	litter	Zero
Qg	较大	较小
Coss	较大	较小
Vsd@Vgs=0	Vds_Si+Id*Rds(0n)_GaN
Vsd@Vgs>Vth_Si	Id*[Rds(on)_GaN+Rds(on)_Si]
Vsd@Vgs<Vth		Vth+Vgs_off+Id*Rds(on)_GaN
Vender	NXP、Transphorm、Onsemi、ST、Ti CGD、GaNext、Nexperia、PI、Nexperia	Infineon、GaN System、EPC、Navitas、RoHM、 英诺赛科、GaN Power、Panasonic、

　　反向导通特性：

　　　　EMode：

　　　　　　　EMode GaN 的反向恢复特性等效为一个可变导通阈值二极管与一个电阻串联。

　　　　　　　　电阻的阻值由曲线的斜率决定，二极管的压降由Id电流为零时的Vds电压决定。该电压因Vgs不同而不同。

　　　　DMode:

　　　　　　DMode 的导通压降与Vgs关系也很大，但是没有EMode那么线性。当Vgs大于Vth_Si的时候，内部的Si Mosfet导通，等效为一个电阻Rds(on)_Si,当Vgs小于Vth_Si的时候，Si Mosfet关闭，反向导通压降为内部寄生二极管的导通压降。