如何使用氮化鎵：增強型氮化鎵晶體管的電學特性

對于一直使用功率MOSFET器件設計產品的功率系統(tǒng)工程師來說，使用更高效的增強型氮化鎵晶體管并不困難。雖然兩種器件的基本工作特性非常相似，如果想發(fā)揮這種新世代器件的最大優(yōu)勢，我們還需考慮它的幾個特性以實現高效設計。

留意這些電學特性

每個半導體的性能都有其極限值，器件的數據手冊里通常清楚地列明這些極限值，以指導設計工程師如何創(chuàng)建各種設計而不會于質量或可靠性方面發(fā)生任何潛在問題。增強型氮化鎵晶體管如宜普公司的

eGaN®FET與商用功率MOSFET器件具有相同的最高額定值，其最大可容柵極電壓除外。在柵極與源極之間施加的最大可容柵極電壓(VGS)，其在正方向的最大值為6 V， 而在反方向的最大值為5 V。與功率MOSFET 器件相比，這些值相對地較低，設計師需要確保他們所設計的版圖不會使柵極電壓超出這些極限值而形成過沖的現象。

一般來說由于場效應晶體管在大約4 V時可完全得以增強，以上的要求并不會構成很大的問題。我們寫了多篇技術文章(Power Electronics雜志：eGaN FET與功率硅器件比拼文章: Drivers, Layout; Impact of Parasitics on Performance 及Optimal PCB Layout)來幫助設計工程師如何避免受這個限制影響，但最簡單的解決方案是使用已推出市場、保護場效應晶體管柵極的商用柵極驅動器集成電路，同時利用非?？焖俚拈_關時間。

圖1：EPC2010 器件的歸一化閾值電壓與溫度的關系– 可看到該器件在通常的工作溫度范圍內只有3% 的變化。

導通電阻RDS(ON))是指氮化鎵場效應晶體管在柵極至源極之間施加5 V 電壓的電阻值。導通電阻值將隨所施加的柵極電壓及器件的溫度而變化。與硅技術相比，氮化鎵技術的另一個優(yōu)勢是它的導通電阻隨溫度而增加的幅

度較小，如圖2所示。對于硅器件來說，從25 ℃至100 ℃時，其RDS(ON))的增幅超過70%，而氮化鎵場效應晶體管的增幅只有約50%。假設在25 ℃時這兩個技術具有相同的初始導通電阻值，與硅器件相比，氮化鎵晶體管在典型的100 ℃結溫時的導通電阻值將大約低15%。