GaN-HEMT的特征

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

  1. 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

ItemSymbolUnits

GaN-HEMT
(E mode)

GaN-HEMT
(Cascode)*2

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) 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。

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