一、前言 隨著現代科技的迅猛發展,半導體材料在電子和電力應用中的角色愈發重要。氮化鎵(Gallium Nitride,簡稱GaN)作為第三類半導體材料,因其優異的物理特性和性能表現,逐漸成為功率電子和高頻應用領域的焦點。GaN材料擁有高電子遷移率、高擊穿電壓和高熱導率等優勢,這些特性使其在高效能、高頻率和高功率應用中展現出極大的潛力。 在眾多GaN技術中,Cascode GaN、E-mode GaN(Enhancement-mode GaN)和D-mode GaN(Depletion-mode GaN)是三種具有代表性的技術路線。這三種技術各有其獨特的結構和工作原理,適用於不同的應用場景,並且各自面臨不同的技術挑戰與發展機遇。在上一篇文章 ( 【 技術小筆記 】氮化鎵 ( GaN ) 於直流無刷馬達上的應用 ) 中,已經介紹了 GaN在直流無刷馬達上的應用,而這次,將針對這三種 GaN 技術進行探討。 二、工作原理與差異 隨著技術的發展,GaN延伸出許多不同的應用技術,以下是基於Cascode GaN、E-mode GaN與D-mode GaN進行介紹。 2.1 Cascode GaN Cascode GaN是一種由Si MOSFET和GaN HEMT(高電子遷移率晶體管)串聯組成的混合結構器件。其基本結構是將一個低壓Si MOSFET置於高壓GaN HEMT之下,這樣的組合能夠將兩者的優勢結合起來。Cascode GaN在低壓側,由Si MOSFET負責控制整個器件的開關操作。因為Si MOSFET易於驅動,這使得Cascode GaN器件的驅動電路相對簡單;而在高壓側,GaN HEMT承載高電壓,利用其高電子遷移率和高擊穿電壓的優勢來實現高效能的開關操作。 2.2 E-mode GaN E-mode GaN(Enhancement-mode GaN)是一種在無閘極電壓時處於關斷狀態的氮化鎵器件。其結構通常是豎直結構,具有源極(Source)、漏極(Drain)和閘極(Gate)三個端子。E-mode GaN器件在沒有施加閘極電壓時自然處於關斷狀態,需要施加正閘極電壓才能使器件導通。當閘極電壓超過某一閾值(通常為正值)時,電子被引入通道,使器件導通。最後,再通過調節閘極電壓來控制通道中的電子濃度,進而控制電流的流動。 2.3 D-mode GaN D-mode GaN(Depletion-mode GaN)是一種本質上處於導通狀態的氮化鎵器件。其結構通常是豎直結構,由源極(Source)、漏極(Drain)和閘極(Gate)組成。D-mode GaN器件在沒有施加閘極電壓時自然處於導通狀態,需要施加負閘極電壓才能關斷器件。當閘極電壓降低到某一閾值以下時,器件關斷,再通過調節閘極電壓來控制通道中的電子濃度,進而控制電流的流動。 2.4 應用、優勢與挑戰 三、Nexperia 安世提供的解決方案 在上面的介紹中,探討了不同的 GaN 技術特色與適用的領域,Nexperia作為領先的半導體公司,推出了一系列先進的氮化镓(GaN)器件,涵蓋了E-GaN和Cascode GaN技術,可以參考下列簡介,或與我們聯繫。 3.1 Nexperia GaN 產品 3.2 Nexperia GaN 產品的應用場景 欲了解更多資料請聯絡世平集團Kevin ( Kevin.Hong@wpi-group.com ) Ethan ( ethanhc.yang@wpi-group.com ) 四、參考資料 |