GaN-HEMT的特征
一般GaN-HEMT为通常ON(通常待机时ON),因此要将其置于OFF必须采取与普通MOSFET不同的控制方式。
要将通常ON的GaN-HEMT置于OFF状态,必须将2DEG(二维电子气)层耗尽,因此应在G-S之间施加负电压。(如图)
由于通常OFF的方式易于在电路中使用,因此如何变更为通常OFF是GaN-HEMT的一大课题。
与负极链接实现常关
- 与低压(LV)MOSFET共源共栅(串联)连接的方法
GaN-HEMT的常关态与低导通阻抗的矛盾关系通过连接负极来实现。
负极连接请参考「如图・・・・」
如图所示,可以与低耐压MOSFET(LV-MOSFET)串联连接使用。一般情况下,采用将两个芯片装入一个封装来构成。
设想是通过LV-MOSFET来控制ON/OFF ,通过GaN来赋予耐压。由于LV-MOSFET为通常OFF方式,因此该元件也可以作为通常OFF的方式在传统的电路中使用。
ON电阻是GaN和LV-MOSFET的合计。
GaN-HEMT的特征
Item | Symbol | Units |
GaN-HEMT |
GaN-HEMT |
SiC-MOSFET |
Si-MOSFET |
---|---|---|---|---|---|---|
Company A |
Company B |
Company C |
Company D |
|||
Drain-Source voltage |
VDSS |
V |
650 |
650 |
650 |
650 |
ON resistance |
RDS(ON) | mΩ | 50 | 50 | 60 | 40 |
Gate threshold voltage |
Vth | V | 1.7 | 4 |
2.3 |
3.5 |
Input capacitance |
Ciss | pF | 242 | 1,000 |
1,020 |
4,340 |
Total gate charge |
Qg | nC |
6.1 |
16 |
46 |
93 |
Reverse recovery charge |
Qrr | nC | 0 | 125 |
110 |
13,000 |
RDS(on) × Ciss (FOM) *1 |
- | Ω・pF |
12.1 |
50 |
61.2 |
173.6 |
*1: GaN-HEMT不仅具有优秀的性能指数(FOM),还具有非常小的Qg。
这在高速开关电源回路里非常重要,在高频电路里的应用被寄予很高的期待。
从材料性能指数上讲,还有进化的余地。
*2: GaN-HEMT的负极连接VGS值高,比较容易控制。另一方面,电容成分(Ciss, Qg, Qrr)
比较大,与单体的GaN-HEMT(E-mode)相比,高速开关性能有一定的降低。