如何使用氮化鎵：增強型氮化鎵晶體管的電學特性

圖2：EPC2010 器件與額定電壓為200V的硅MOSFET相比，歸一化RDS(ON))電阻值與溫度的關系的比較。

反向二極體

與功率MOSFET器件相同，增強型氮化鎵晶體管可在反方向導通。不過后者的物理機理不同。一個硅功率MOSFET的p-n二極體與場效應晶體管融合，通過把少數載流子注入漏極區域而得以導通。這個電荷被儲存于漏極區域(QRR)達數十納秒(tRR)后將在二極體關閉時變為熱損耗。如果要求快速開關， 這是一個重大缺點。當柵極與漏極之間的電極具正向電壓，增強型氮化鎵場效應晶體管的電子通道會因開啟而出現反向傳導。當除去電壓，沒有儲存電荷損耗(tRR=0, QRR=0)時，通道會立即關閉。壞處是器件在源極與漏極之間的壓降會比一個等效功率MOSFET器件為大(見圖3)。要把這個比較更高的壓降VSD降至最低，以及要發揮氮化鎵場效應晶體管的最優性能，必需保持最短促死區時間，以避免交叉傳導。

圖3: eGaN FET與功率MOSFET器件的體二極管正向壓降, 與源極至漏極電流和溫度的關系的比較。

極大優勢：非常低電容及電荷

一個場效應晶體管的電容是決定器件從開啟至關閉或者從關閉至開啟的狀態下，在電源轉換過程中能量損失的最大因素。在施加電壓范圍內積分兩個端子之間的電容，可以取得電荷值(Q)，這是給電容充電

所消耗的電量。

由于電流乘以時間等于電荷，因此查看改變氮化鎵場效應晶體管各個端子間的電壓所需的電荷量， 很多時候會比較方便。圖4顯示了柵極電荷量(QG)來提供柵極至源極的電壓，以達至所需的電壓值。從這個圖表可以看出，具100 V、5.6 m典型值的eGaN FET與具80 V、4.7 m 典型值的功率MOSFET的比較。只需1/4電荷可以把eGaN FET增強。這可以演繹為更快速開關及更低開關功耗。

圖4: EPC2001 器件與英飛凌公司BSC057N08NS器件的柵極電荷與柵極電壓的關系的比較。