أجهزة طاقة GaN: خيارات التكنولوجيا

أجهزة طاقة GaN

تسمح فجوة النطاق العريضة ذات التركيز المنخفض للناقل الجوهري بمجال كهربائي حرج أعلى بكثير، مما يسمح بطبقات انجراف أرق مع مقاومة محددة على الحالة (Rdson) عند الفولتية الأعلى للانهيار، يمكن تقليل خسائر التوصيل باستخدام Rdson السفلي، بينما يمكن تقليل الخسائر الديناميكية باستخدام حجم قالب أصغر ممكن باستخدام GaN أدت القدرة على تكوين غاز إلكترون ثنائي الأبعاد (2DEG) عندما يتم دمجه مع الهياكل غير المتجانسة القائمة على الألومنيوم إلى جهاز الطاقة المفضل High Electron Mobility Transistor، إن سرعة التشبع العالية جوهريًا، فضلاً عن قابلية التنقل العالية 2DEG، قد أتاحت التبديل عالي التردد مع المزايا المقابلة للمغناطيسات الأصغر، تسمح الخسائر المنخفضة الناتجة عن نقص الصمام الثنائي للجسم في HEMTs، جنبًا إلى جنب مع السعات المنخفضة للعقدة، بتبديل معدل الدوران العالي والذي يمكن أن يترجم إلى خسائر تحويل أقل، وبالتالي تحسين كفاءة تحويل الطاقة.

الميزات الرئيسية لـ GaN

• يحتوي نيتريد الغاليوم على فجوة نطاق تبلغ 3.2 إلكترون فولت (eV)، أي ما يقرب من ثلاث مرات أعلى من السيليكون، والذي يساوي 1.1 فولت.
• يمكن أن تتنافس GaN مع MOSFETs الحالية و MOSFETs فائقة الوصلات (SJ) في تطبيقات الطاقة بجهد يصل إلى 650 فولت.
• تقدم GaN HEMTs (الترانزستورات عالية الحركة للإلكترون) قيمًا ممتازة لكل من RDS (on) وشكل الجدارة (FOM)، اعتمادًا على تصنيف الجهد والتيار ، يمكن أن يكون رقم الجدارة أقل من 4 إلى 10 مرات من رقم التقاطع الفائق.
• يبلغ مجال انهيار GaN 3.3 MV / cm، بينما يحتوي السيليكون على مجال انهيار يبلغ 0.3 MV / cm.
• يشكل وضع النضوب ووضع التحسين (الوضع الإلكتروني) فئتين عريضتين من أجهزة HEMT الجانبية.

سلسلة التوريد الجاليوم

فقط عدد قليل من الشركات مثل TI و Transphorm و Innoscience لديها قدرة تصنيع متكاملة رأسياً تشمل التصميم و epi ومعالجة الجهاز لدى الآخرين مثل Nexperia خاص بهم ، لكنهم يعتمدون على موردي epi الخارجيين، تشمل شركات Fabless التي تستخدم المسابك مثل TSMC و Sanan IC و Episil CGD و Navitas و GaN Systems و EPC و Wise Integration، تمتلك كل من شركتي GaN الرأسية Nexgen و Odyssey منتجات Fabs الخاصة بها.

في الآونة الأخيرة، كان هناك اهتمام بأجهزة GaN الرأسية التي تستهدف تطبيقات الجهد العالي (> 900V).