氮化镓（GaN）：电力电子器件的未来

最新更新时间：2022-03-24

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意法半导体通过碳化硅（SiC）MOSFET和SiC二极管的研发和应用在宽带隙（WBG）功率半导体材料领域积累了丰富的经验；现在正全力研发在硅的氮化镓，力求在智能功率集成方面更进一步。

氮化镓材料非常高的电子迁移率使得器件具有非常低的导通电阻和非常高的开关频率，这是下一代电力电子系统设计的关键优势，尤其适合电动汽车和可再生能源的应用。

因此，基于GaN的高电子迁移率晶体管（HEMT）可以在涉及高频开关和低通态电阻的电路拓扑中显著提高效率和功率密度。在电压和功率更低的应用领域（涉及明显较高的开关频率），这样的优势尤为明显。

意法半导体的GaN产品适用于各种各样的应用，如电源和适配器（PC、便携式电子产品、插座式USB充电器、无线充电器等）、功率因数校正（PFC），以及DC/DC变换器。在汽车领域，GaN器件非常适合高效电动汽车车载充电器和轻度混合动力DC-DC变换器。意法半导体的GaN技术还非常适合STi²GaN等一体化解决方案。

新的封装概念（如嵌入式2SPAK和PowerFLAT封装）也是GaN开发的重要组成部分，因其有助于通过具有超低内部寄生电感的封装来管理非常高的开关频率。

下载我们的白皮书并了解宽带隙材料的独特性能是如何提高应用性能。

【AlGaN/GaN HEMT结构】

GaN功率器件的优势

GaN HEMT的优异性能帮助设计人员实现更高的能量转换效率和更小的外形尺寸，从而推动功率密度达到全新高度。

性能

低导通电阻（RDS(ON)），得益于二维电子气体（2DEG）的高电子迁移率
高击穿电压，与宽带隙（3.4 eV）和高临界电场有关
低寄生电容
低栅极电荷

优点

导通电阻低于传统硅器件，能实现更高的工作频率
GaN双向开关二极管在某些电路拓扑（如OBC）中具有优势
兼容CMOS的横向器件适用于单片集成控制电路

氮化镓（GaN）究竟是什么？

氮化镓（GaN）属于宽带隙（WBG0）材料系列。它是一种二元化合物，其分子由一个镓原子（III族，Z=31）和一个氮原子（V族，Z=7）组成，具有六方纤锌矿结构。

【硅、碳化硅和氮化镓的电学和热学性能对比】

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