～解決了GaN器件的柵極耐壓?jiǎn)栴},并有助于基站和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的電源實(shí)現(xiàn)更低功耗和小型化～
全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都市)面向以工業(yè)設(shè)備和通信設(shè)備為首的各種電源電路,開(kāi)發(fā)出針對(duì)150V耐壓GaN HEMT*1(以下稱(chēng)“GaN器件”)的、高達(dá)8V的柵極耐壓(柵極-源極間額定電壓)*2技術(shù)。
近年來(lái),在服務(wù)器系統(tǒng)等領(lǐng)域,由于IoT設(shè)備的需求日益增長(zhǎng),功率轉(zhuǎn)換效率的提升和設(shè)備的小型化已經(jīng)成為重要的社會(huì)課題之一,而這就要求功率元器件的進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)步。
ROHM一直在大力推動(dòng)業(yè)內(nèi)先進(jìn)的SiC元器件和各種具有優(yōu)勢(shì)的硅元器件的開(kāi)發(fā)與量產(chǎn),以及在中等耐壓范圍具有出色的高頻工作性能的GaN器件的開(kāi)發(fā)。此次,ROHM就現(xiàn)有GaN器件長(zhǎng)期存在的課題開(kāi)發(fā)出可以提高柵極-源極間額定電壓的技術(shù),能夠?yàn)楦鞣N應(yīng)用提供更廣泛的電源解決方案。
與硅器件相比,GaN器件具有更低的導(dǎo)通電阻值和更優(yōu)異的高速開(kāi)關(guān)性能,因而在基站和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域作為有助于降低各種開(kāi)關(guān)電源的功耗并實(shí)現(xiàn)小型化的器件被寄予厚望。然而,GaN器件的柵極-源極間額定電壓較低,在開(kāi)關(guān)工作期間可能會(huì)發(fā)生超過(guò)額定值的過(guò)沖電壓,所以在產(chǎn)品可靠性方面一直存在很大的問(wèn)題。
在這種背景下,ROHM利用自有的結(jié)構(gòu),成功地將柵極-源極間額定電壓從常規(guī)的6V提高到了8V,這將有助于提高采用高效率的GaN器件的電源電路的設(shè)計(jì)裕度和可靠性。此外,還配合本技術(shù)開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)用封裝,采用這種封裝不僅可以通過(guò)更低的寄生電感更好地發(fā)揮出器件的性能,還使產(chǎn)品更易于在電路板上安裝并具有更出色散熱性,從而可以使現(xiàn)有硅器件的替換和安裝工序中的操作更輕松。
未來(lái),ROHM將加快使用該技術(shù)的GaN器件開(kāi)發(fā)速度,預(yù)計(jì)于2021年9月即可開(kāi)始提供產(chǎn)品樣品。
<開(kāi)發(fā)中的GaN器件的特點(diǎn)>
ROHM即將推出的目前正在開(kāi)發(fā)中的GaN器件具有以下特點(diǎn):
1. 采用ROHM自有結(jié)構(gòu),將柵極-源極間額定電壓提高至8V
普通的耐壓200V以下的GaN器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓為5V,而其柵極-源極間額定電壓為6V,其電壓裕度非常小,只有1V。一旦超過(guò)器件的額定電壓,就可能會(huì)發(fā)生劣化和損壞等可靠性方面的問(wèn)題,這就需要對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行高精度的控制,因此,這已成為阻礙GaN器件普及的重大瓶頸問(wèn)題。
針對(duì)這種課題,ROHM通過(guò)采用自有的結(jié)構(gòu),成功地將柵極-源極間的額定電壓從常規(guī)的6V提高到了業(yè)內(nèi)超高的8V。這使器件工作時(shí)的電壓裕度達(dá)到普通產(chǎn)品的三倍,在開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中即使產(chǎn)生了超過(guò)6V的過(guò)沖電壓,器件也不會(huì)劣化,從而有助于提高電源電路的可靠性。
2. 采用在電路板上易于安裝且具有出色散熱性的封裝
該GaN器件所采用的封裝形式,具有出色的散熱性能且通用性非常好,在可靠性和可安裝性方面已擁有可靠的實(shí)際應(yīng)用記錄,因此,將使現(xiàn)有硅器件的替換工作和安裝工序中的操作更加容易。此外,通過(guò)采用銅片鍵合封裝技術(shù),使寄生電感值相比以往封裝降低了55%,從而在設(shè)計(jì)可能會(huì)高頻工作的電路時(shí),可以更大程度地發(fā)揮出器件的性能。
3. 與硅器件相比,開(kāi)關(guān)損耗降低了65%
該GaN器件不僅提高了柵極-源極間額定電壓并采用了低電感封裝,還能夠更大程度地發(fā)揮出器件的性能,與硅器件相比,開(kāi)關(guān)損耗可降低約65%。
<應(yīng)用示例>
?數(shù)據(jù)中心和基站等的48V輸入降壓轉(zhuǎn)換器電路
?基站功率放大器單元的升壓轉(zhuǎn)換器電路
?D類(lèi)音頻放大器
?LiDAR驅(qū)動(dòng)電路、便攜式設(shè)備的無(wú)線(xiàn)充電電路
<術(shù)語(yǔ)解說(shuō)>
*1) GaN HEMT
GaN(氮化鎵)是一種用于新一代功率元器件的化合物半導(dǎo)體材料。與普通的半導(dǎo)體材料硅相比,具有更優(yōu)異的物理性能,目前利用其高頻特性的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始增加。
HEMT是High Electron Mobility Transistor(高電子遷移率晶體管)的英文首字母縮寫(xiě)。
*2) 柵極-源極間額定電壓(柵極耐壓)
可以在柵極和源極之間施加的最大電壓。
工作所需的電壓稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)電壓”,當(dāng)施加了高于特定閾值的電壓時(shí),GaN HEMT將處于被動(dòng)工作狀態(tài)。
（免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。
任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。 ）
