表三 維安GaN晶體管新品列表
原裝暢銷·品牌齊全·海量型號·庫存充足
新聞中心
News Center聯(lián)系我們
Contact us
深圳京柏微科技有限公司
聯(lián)系人：麥小姐
電話：0755-86520852
傳真：0755-86520852
手機：18124163678
地址：深圳市南山區(qū)桃源街道平山社區(qū)平山一路2號南山云谷創(chuàng)業(yè)園二期6棟308
電話：0755-86520852
傳真：0755-86520852
手機：18124163678
地址：深圳市南山區(qū)桃源街道平山社區(qū)平山一路2號南山云谷創(chuàng)業(yè)園二期6棟308
WAYON維安代理商高速從原理到實例：GaN為何值得期待？
時間：2022-05-24 發(fā)布人：京柏微 點擊量：
功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要指能夠耐受高電壓或承受大電流的半導(dǎo)體分立器件，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。在功率半導(dǎo)體的發(fā)展路徑中，功率半導(dǎo)體從結(jié)構(gòu)、制程、技術(shù)、工藝、集成化、材料等各方面進行了全面提升，其演進的主要方向為更高的功率密度，更小的體積，更低的成本及損耗。特別是材料迭代方面，從硅Si材料逐漸向氮化鎵（GaN）等寬禁帶材料升級，使得功率器件體積和性能均有顯著提升。
那么什么是第三代半導(dǎo)體GaN呢？它是由氮和鎵組成的一種半導(dǎo)體材料，由于其禁帶寬度大于2.2eV, 因此又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。
表一 GaN與Si的關(guān)鍵特性對比
表一對比了GaN和Si的幾種物理參數(shù)，不可否認(rèn)，GaN展現(xiàn)出了更好的性能優(yōu)勢，主要分為以下四點：
1、禁帶寬度大：寬禁帶使材料能夠承受更高溫度和更大的電場強度。器件在工作溫度上升時， 本征激發(fā)的載流子濃度也不會很高， 因此能夠應(yīng)用到更高溫度的特殊環(huán)境下。
2、高擊穿電場：GaN本身的擊穿場強為3.3E+06,約是Si的11倍，同樣耐壓條件下，GaN耗盡區(qū)展寬長度可以縮減至Si的0.1倍，大大降低了漂移區(qū)電阻率，以獲得更低的Ron和更高的功率性能。
3、高電子飽和漂移速率：在半導(dǎo)體器件工作過程中，多數(shù)是利用電子作為載流子實現(xiàn)電流的傳輸。高電子飽和漂移速率可以保證半導(dǎo)體器件工作在高電場材料仍然能保持高的遷移率，進而有大的電流密度，這是器件獲得大的功率輸出密度的關(guān)鍵所在。這也是GaN材料最明顯優(yōu)勢所在。
可以看到，表格中GaN的電子遷移率并不高，為什么稱之為高電子遷移率晶體管呢？原因在于GaN&AlGaN因為材料特性在界面感應(yīng)形成的二維電子氣（2DEG）, 2DEG在2-4nm薄薄的一層中存在且被約束在很小的范圍，這種限域性使得電子遷移率增加到1500~2000cm2/（V·s）目前技術(shù)已經(jīng)使電子遷移率達到2200 cm2/（V·s）。
4、良好的耐溫特性：可以看到，GaN和Si的熱導(dǎo)率基本差異不大，但是GaN可以比Si能擁有更高的結(jié)溫。因此，同時良好的熱導(dǎo)率加上更高的熱耐受力共同提升了器件的使用壽命和可靠性。
GaN器件優(yōu)越的性能也其器件結(jié)構(gòu)有極大的關(guān)系。目前，產(chǎn)業(yè)化的GaN器件在走的兩種路線是P-GaN方式的增強型器件和共源共柵兩種結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)市場上聲音不同，大家仁者見仁。
圖1 主流GaN的兩種結(jié)構(gòu)
由于GaN器件對寄生參數(shù)極其敏感，因此相較于傳統(tǒng)的Si基半導(dǎo)體器件的驅(qū)動電路，GaN的驅(qū)動要求更為嚴(yán)苛，因此對其驅(qū)動電路的研究很有意義。在實際的高壓功率GaN器件應(yīng)用過程中，我們用GaN器件和當(dāng)前主流的SJ MOSFET在開關(guān)特性和動態(tài)特性上做了一個對比，更詳細的了解其差異所在。
表二 GaN 器件DC參數(shù)
從上圖GaN晶體管的DC參數(shù)可以看到，其在直流參數(shù)上，沒有反向二極管（0 Reverse Recovery），主要原因在于GaN晶體管沒有SJ MOSFET的寄生PN結(jié)。此外，兩者在直流參數(shù)以及Vth等也有著不小的區(qū)別，同規(guī)格情況下，GaN晶體管比SJ MOS有著更小的飽和電流以及更高的BV值，這也是受限于其芯片面積和無雪崩能力的特殊特性；同時更低的驅(qū)動電壓和柵極電荷Qg，造就了其高頻低損的優(yōu)良開關(guān)特性。
圖2 GaN&Si電容特性對比
從器件的電容上看到， SJ MOSFET的電容在50V內(nèi)非線性特征明顯，同時整體的電容值要比GaN器件大很多（結(jié)電容是GaN的3倍）。這是因為，二維電耦合型的SJ器件雖然比平面MOS擁有著更小的器件面積，但由于其依靠靠PN結(jié)的橫向耗盡來實現(xiàn)抗耐壓，因此PN結(jié)的接觸面積要大很多，在器件D-S間電壓較低時，PN結(jié)內(nèi)建電場形成的接觸面造成了其初始Coss&Crss等參數(shù)要比D-S高電壓狀態(tài)大幾個量級；同時器件從不完全耗盡到全耗盡狀態(tài)，器件空間電荷區(qū)展寬，導(dǎo)致了CGD和CDS在電容曲線上出現(xiàn)突變點。這種電場在很窄電壓范圍的突變，也恰恰影響著工程師們關(guān)注的EMI問題，如何去優(yōu)化使其曲線變緩成為多家設(shè)計公司的特色工藝。
圖3 硅器件Cgd突變
然而GaN的出現(xiàn)，卻輕松的解決了該問題，GaN的電容曲線變化相對在一個較小的范圍，且不存在突變，因此在電源應(yīng)用的EMI調(diào)試過程，效果優(yōu)于SJ MOSFET。接近線性的Coss,使得應(yīng)用開關(guān)過程dv/dt的波形更接近一個沒有弧度的斜線讓其變得優(yōu)雅。
圖4 GaN反激Vds開關(guān)上升沿
較低的結(jié)電容也使得器件的能量等效電容(Coer)和Eoss遠小于同規(guī)格SJ MOS器件，使得電源在硬開關(guān)過程中的容性損耗大大減小，能夠顯著減少器件發(fā)熱；與此同時，在電源軟開關(guān)過程中達到ZVS所抽取的結(jié)電容電荷更少，使得系統(tǒng)擁有更高的開關(guān)頻率和更小的死區(qū)時間，進一步的減小系統(tǒng)體積。
圖五 GaN&Si器件Eoss和Coer差異
隨著GaN的高效率得到實際驗證，市場對于GaN的信心逐漸增強，優(yōu)勢日益顯著以及用量不斷增長，未來功率GaN技術(shù)將成為高效率功率轉(zhuǎn)換的新標(biāo)準(zhǔn)。以下是維安新推出的E-Mode GaN器件，歡迎大家前來索樣并與維安的專家討論其特性。
深圳市京柏微科技有限公司是維安WAYON代理商,代理的產(chǎn)品有維安電源管理 IC,維安MCU，維安LDO,維安PPTC，維安保險絲，維安ESD，維安IGBT，維安二三極管，維安TVS，維安MOS，維安充電IC，維安負載開關(guān)等產(chǎn)品。
Part No. | Package |
12V-100V Trench P Channel Power MOSFET | |
WM01P75R | DFN2*2-6L |
WM02P160R | DFN2*2-6L |
WMQ55P02T1 | PDFN3*3-8L |
WMS15P02T1 | SOP-8L |
WMQ55P03T1 | PDFN3*3-8L |
WMB60P03T1 | PDFN5*6-8L |
WMS16P03T1 | SOP-8L |
WMQ50P03T1 | PDFN3*3-8L |
WMS14P03T1 | SOP-8L |
WMQ42P03T1 | PDFN3*3-8L |
WMS09DP03T1 | SOP-8L |
WMO50P03T1 | TO-252 |
WMS12P03T1 | SOP-8L |
WM03P115R | DFN2*2-6L |
WMQ30P03T1 | PDFN3*3-8L |
WMQ30P04T1 | PDFN3*3-8L |
WMS13P04T1 | SOP-8L |
WMO50P04T1 | TO-252 |
WMQ25P06T1 | PDFN3*3-8L |
WMO35P06T1 | TO-252 |
WMO25P06T1 | TO-252 |
WMO13P06T1 | TO-252 |
WMS05P06T1 | SOP-8L |
WMQ05P06T1 | PDFN3*3-8L |
WMQ12P10T1 | PDFN3*3-8L |
WMO18P10T1 | TO-252 |
20V-250V Trench N Channel Power MOSFET | |
WMR15N02T1 | DFN2*2-6L |
WMR09N02T1 | DFN2*2-6L |
WMQ30N02T1 | PDFN3*3-8L |
WMO90N02T1 | TO-252 |
WMO60N02T1 | TO-252 |
WM02DN080C | DFN2*3-6L |
WM02DN085C | DFN2*3-6L |
WM02DN095C | DFN2*3-6L |
WM02DN110C | DFN2*3-6L |
WM02DN560Q | DFN3*3-8L |
WMB90N03T1 | PDFN5*6-8L |
WMK180N03T1 | TO-220 |
WMO150N03T1 | TO-252 |
WMM180N03T1 | TO-263 |
WMQ45N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMQ80N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMB108N03T1 | PDFN5*6-8L |
WMS15N03T1 | SOP-8L |
WMO96N03T1 | TO-252 |
WMR16N03T1 | DFN2*2-6L |
WMR15N03T1 | DFN2*2-6L |
WMQ40N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMB81N03T1 | PDFN5*6-8L |
WMO80N03T1 | TO-252 |
WMS13N03T1 | SOP-8L |
WMK75N03T1 | TO-220 |
WMR14N03T1 | DFN2*2-6L |
WMR13N03T1 | DFN2*2-6L |
WMR12N03T1 | DFN2*2-6L |
WMQ46N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMB58N03T1 | PDFN5*6-8L |
WMO55N03T1 | TO-252 |
WMR10N03T1 | DFN2*2-6L |
WMQ37N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMQ36DN03T1 | PDFN3*3-8L |
WMB46N03T1 | PDFN5*6-8L |
WMS11N03T1 | SOP-8L |
WM03N115A | SOP-8L |
WMR07N03T1 | DFN2*2-6L |
WMQ28N03T1 | PDFN3*3-8L |
WMS10DN03T1 | SOP-8L |
WM03N105A | SOP-8L |
WMR06N03T1 | DFN2*2-6L |
WMB116N04T1 | PDFN5*6-8L |
WMO150N04T1 | TO-252 |
WMK188N04T1 | TO-220 |
WMQ55N04T1 | PDFN3*3-8L |
WMB70N04T1 | PDFN5*6-8L |
WMK80N04T1 | TO-220 |
WMO75N04T1 | TO-252 |
WMQ50N04T1 | PDFN3*3-8L |
WMB56N04T1 | PDFN5*6-8L |
WMO60N04T1 | TO-252 |
WMQ30N04T1 | PDFN3*3-8L |
WMB116N06T1 | PDFN5*6-8L |
WMS18N06T1 | SOP-8L |
WMO105N06T1 | TO-252 |
WMO70N06T1 | TO-252 |
WMB75N06T1 | PDFN5*6-8L |
WMS13N06T1 | SOP-8L |
WMO80N06T1 | TO-252 |
WMK80N06T1 | TO-220 |
WMQ44N06T1 | PDFN3*3-8L |
WMB52N06T1 | PDFN5*6-8L |
WMS10N06T1 | SOP-8L |
WMO40N06T1 | TO-252 |
WMO20N06T1 | TO-252 |
WMS05N06T1 | SOP-8L |
WMO17N06T1 | TO-252 |
WMQ35N07T1 | PDFN3*3-8L |
WMB64N10T1 | PDFN5*6-8L |
WMS11N10T1 | SOP-8L |
WMS08N10T1 | SOP-8L |
WMK28N10T1 | TO-220 |
WMO28N10T1 | TO-252 |
WMQ12N10T1 | PDFN3*3-8L |
WMO14N10T1 | TO-252 |
WMT05N10T1 | SOT-223 |
WMK16N10T1 | TO-220 |
WMO15N10T1 | TO-252 |
WMO09N10T1 | TO-252 |
WMT04N15T1 | SOT-223 |
WMO15N15T1 | TO-252 |
WMO09N15T1 | TO-252 |
WMO18N20T1 | TO-252 |
30V-250V SGT N Channel Power MOSFET | |
WMB017N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ023N03LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB023N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ040N03LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB040N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMB042DN03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ052N03LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB052N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ30N03T2 | PDFN3*3-8L |
WMB52N03T2 | PDFN5*6-8L |
WMQ080N03LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB080N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ098N03LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB098N03LG2 | PDFN5*6-8L |
WMB018N04LG2 | PDFN5*6-8L |
WMS032N04LG2 | SOP-8L |
WMQ032N04LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB032N04LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ050N04LG2 | PDFN3*3-8L |
WMQ090N04LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB090N04LG2 | PDFN5*6-8L |
WMS090N04LG2 | SOP-8L |
WMB025N06LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK025N06LG2 | TO-220 |
WMB025N06HG2 | PDFN5*6-8L |
WML025N06HG2 | TO-220F |
WMK025N06HG2 | TO-220 |
WMB85N06T2 | PDFN5*6-8L |
WMO036N06LG2 | TO-252 |
WMS082N06LG2 | SOP-8L |
WMB082N06LG2 | PDFN5*6-8L |
WMS091N06LG2 | SOP-8L |
WMQ091N06LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB091N06LG2 | PDFN5*6-8L |
WMS098N06LG2 | SOP-8L |
WMQ098N06LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB098N06LG2 | PDFN5*6-8L |
WMS098DN06LG2 | SOP-8L |
WMS048NV6LG2 | SOP-8L |
WMQ048NV6LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB048NV6LG2 | PDFN5*6-8L |
WMQ048NV6HG2 | PDFN3*3-8L |
WMS048NV6HG2 | SOP-8L |
WMB048NV6HG2 | PDFN5*6-8L |
WMM050NV6HG2 | TO-263 |
WMS090NV6LG2 | SOP-8L |
WMQ090NV6LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB090NV6LG2 | PDFN5*6-8L |
WMB036N08HG3 | PDFN5*6-8L |
WMB037N08HG2 | PDFN5*6-8L |
WMM037N08HG2 | TO-263 |
WMK037N08HG2 | TO-220 |
WMQ060N08LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB060N08LG2 | PDFN5*6-8L |
WMB060N08HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK060N08HG2 | TO-220 |
WMO060N08HG2 | TO-252 |
WMM060N08HG2 | TO-263 |
WMS18N08T2 | SOP-8L |
WMB48N08T2 | PDFN5*6-8L |
WMK053NV8HGS | TO-220 |
WMM053NV8HGS | TO-263 |
WMK028N10HG2 | TO-220 |
WMM028N10HG2 | TO-263 |
WMB129N10T2 | PDFN5*6-8L |
WMB128N10T2 | PDFN5*6-8L |
WMM166N10T2 | TO-263 |
WMK043N10LG2 | TO-220 |
WMK166N10T2 | TO-220 |
WMB055N10HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK055N10HG2 | TO-220 |
WMM055N10HG2 | TO-263 |
WMB060N10LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK060N10LG2 | TO-220 |
WMB080N10LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK080N10LG2 | TO-220 |
WMS080N10LG2 | SOP-8L |
WMB080N10HG2 | PDFN5*6-8L |
WMO080N10HG2 | TO-252 |
WML080N10HG2 | TO-220F |
WMP73N10T2 | TO-251 |
WMO73N10T2 | TO-252 |
WMS099N10LG2 | SOP-8L |
WMQ099N10LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB099N10LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK099N10LG2 | TO-220 |
WMP099N10LG2 | TO-251 |
WMB34N10T2 | PDFN5*6-8L |
WMK75N10T2 | TO-220 |
WMO60N10T2 | TO-252 |
WMS12N10T2 | SOP-8L |
WMS119N10LG2 | SOP-8L |
WMQ119N10LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB119N10LG2 | PDFN5*6-8L |
WMP119N10LG2 | TO-251 |
WMS175N10LG2 | SOP-8L |
WMK175N10LG2 | TO-220 |
WMQ175N10LG2 | PDFN3*3-8L |
WMB175N10LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK049N12HG2 | TO-220 |
WMM049N12HG2 | TO-263 |
WMK058N12HG2 | TO-220 |
WMM058N12HG2 | TO-263 |
WMB072N12LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK072N12LG2 | TO-220 |
WMB072N12HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK072N12HG2 | TO-220 |
WMB125N12LG2 | PDFN5*6-8L |
WMK125N12LG2 | TO-220 |
WMK161N15T2 | TO-220 |
WMM161N15T2 | TO-263 |
WML071N15HG2 | TO-220F |
WMK071N15HG2 | TO-220 |
WMM071N15HG2 | TO-263 |
WMB115N15HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK115N15HG2 | TO-220 |
WMM115N15HG2 | TO-263 |
WMB198N15HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK198N15HG2 | TO-220 |
WMO28N15T2 | TO-252 |
WMS06N15T2 | SOP-8L |
WMO20N15T2 | TO-252 |
WMS05N15T2 | SOP-8L |
WMB340N20HG2 | PDFN5*6-8L |
WMK340N20HG2 | TO-220 |
WMM340N20HG2 | TO-263 |
WMO18N20T2 | TO-252 |
WML15N25T2 | TO-220F |
WMO15N25T2 | TO-252 |
