硅功率MOSFET在电源转换领域的应用

数据来看，这种技术如今已经能够在商业应用中达至可接受的可靠水平。

图9：在125℃和+5Vgs条件下1000小时栅极应力能力。

图10：在125℃和100VDS条件下1000小时漏极至源极应力能力。

图11：在相对湿度85%、温度85℃、100VDS和没有undeRFill情况下1000小时湿度应力能力。

图12：在40℃环境温度和10A电流条件下使用两个EPC1001 GaN晶体管的DC/DC转换器, 于连续工作1000小时后的结果。

未来发展方向

GaN发展之路才刚刚开始。以品质因数RQ代表的基本器件性能将得到根本性的提升。随着人们对材料和工艺的进一步了解，在今后三年内性能极有希望提高2倍，在今后10年内有望提高10倍。

我们也有望看到在不远的将来GaN器件可以提供高得多的击穿电压，因为宜普公司计划在2010年下半年推出600V器件，而其它公司也在公开讨论这方面的计划(16)。

对GaN来说,影响电源转换系统性能的最大机会也许来自在相同基板上同时集成功率级和信号级器件的固有能力。硅基GaN非常像SOI，在元件之间没有显著的寄生交互，因此设计师能够很容易地在单个芯片上开发出单片电源系统。

图13、14和15显示了已经制造出来的各种集成器件。图13是松下公司制造的三相电机控制IC(17)，内含用6个功率晶体管设计的板载IC驱动器。图14是宜普公司开发的全桥功率器件，图15则是宜普公司提供的板载驱动器的功率晶体管。

图13：带集成控制和增强型GaN功率器件的单片三相反相器IC。

图14：宜普公司的单片全桥器件。

图15：宜普公司提供的带集成式驱动器的GaN功率晶体管。

总结

在二十世纪七十年代晚期，功率MOSFET的开发先驱相信他们拥有了一种能够完全替代双极晶体管的技术。三十年后的今天，我们仍有大量应用选择了双极晶体管而不是功率MOSFET，但功率MOSFET市场规模要比双极晶体管市场大许多倍，因为所有新的应用和新的市场都是由这种突破性技术培育出来的。

今天，增强型硅基GaN站在同样的起跑线上。与1976年时的功率MOSFET一样，我们正在开始令人兴奋的旅程，几乎每个月都有新产品和突破性功能推出。

功率MOSFET不会被完全淘汰出局，但其性能和成本的重大改善行将结束。在将来的十年内，GaN由于在性能和成本方面的巨大优势而很可能成为主导技术。随着学习曲线的不断展开，这种优势将进一步扩大(18)。