氮化镓功率晶体管基础

基板二极管

从图1可见，宜普氮化镓晶体管结构是一个横向器件，没有硅MOSFET常见的寄生二极接面。严格来说，其反向偏压与二极管具相似功能但机理不同。如果栅源电压是零偏压，栅极下方就没有电子。当电流从源极至漏极，漏极电压会减弱。相比飘移区域，栅极上正偏压形成后会把电子注入栅极下面。在栅极临界时，将有足够电子形成一个传导通道，其好处是在传导中没有少数载流子，所以没有反向恢复损耗。当QRR是0时，输出电容COSS需要在每次开关周期内充电或放电。相比硅MOSFET，若器件的RDS(on)相仿，则氮化镓晶体管具更低的COSS。氮化镓晶体管在反向时需临界电压去开启，二极管之正向电压会比硅晶体管为高，所以必需把二极管导电减至最小。

封装

宜普氮化镓晶体管与底层绝缘，可以在单晶圆上制造多个不同配置，快速散热及不需绝缘接口之晶体管。它可以在晶圆片的一边凑集漏极及源极电流。若果要凑集电流的金属层具低电阻，这些通道必需短小。要做到这样，可利用芯片线栅门数组封装，把漏极及源极线交替排列。标准的线距是0.4mm及 0.6mm。图6展示了宜普1010晶体管封装(200V，25mΩ)。如果任何部份之沿面放电距离不能达到安全要求，可用underfill方法来达到其所需安全距离。


图6  宜普1010晶体管

应用及价值

宜普设计的增强型氮化镓晶体管，具有高效、高频、低负载周期功率转换的优势。其可于频率高于AM band时，透过高效开关，大幅提升D类功效音频放大器技术。因没有线性放大器之体积及重量的所有限制，保真度可接近A类及AB类放大器系统水平，并可把高质素放大器放进只有细小器件空间的产品里，如平面电视、电脑及扬声器。

于处理信息及储存系统方面，整个功率架构可重新评估，以发挥其优异的开关性能。当AC/DC转换器输出电压增加，效率会更高；当总线电压增加，传输效率会提高；当频率增加，体积会更小。如果应用为同步整流器，可同时提高AC /DC转换效率。如果只是一次转换，可撤用中间阶段转换器，省却中间阶段转换器之体积及成本。