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东芝推出了一款共源共栅的GaN分立功率器件,可通过直接栅极驱动实现稳定运行并简化系统设计

2020年9月30日

东芝电子元件及存储装置株式会社

中国上海—东芝电子元件及存储装置株式会社(以下简称“东芝”)研发了具有直接栅极驱动的GaN共源共栅器件,产品实现了稳定的运行并简化了系统设计。该器件能够有效降低因误导通而造成开关期间产生额外能量损失的风险,并可像硅一样,轻松调节开关速度,这也是电力电子系统设计中需考虑的重要因素。

在由电气与电子工程师协会(IEEE)在线举办的“2020年国际功率半导体器件与集成电路研讨会(ISPSD 2020)”上报道了该新型分立器件的详细信息。

GaN功率器件是实现系统高效化、小型化的候选器件。此类器件目前主要用于智能手机和电脑的快速充电器上,未来还有望应用在工业设备和服务器的电源中。

通常功率器件需保持常关状态,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)则需保持常开。用于功率变换的GaN晶体管可分为共源共栅和p-GaN栅极两种类型。在单个器件封装中,共源共栅类型与GaN HEMT和低压硅MOSFET被一起结合。p-GaN栅极类型使用p-GaN栅极使GaN HEMT保持常关状态。

东芝的新型GaN共源共栅器件具有比p-GaN栅极常关型HEMT器件更高的阈值电压,因此不易受到噪声(也就是故障源)的影响,同时,也不需要特定的驱动器IC。

由于共源共栅型依靠硅MOSFET来驱动GaN HEMT,因此通常很难通过外部栅极电阻控制其开关速度。然而,东芝通过推出具有直接栅极驱动的器件解决了这一问题,驱动IC可直接驱动GaN HEMT。可像硅功率器件一样,改变其开关速度,因此有助于简化功率电子系统的总体设计。

另一个优点是,由于GaN HEMT栅极是独立控制的,因此新器件不会因外部电压波动引起的硅MOSFET电压变化而导致误导通,从而有助于系统稳定运行。

东芝证实了新器件具有电源应用所需的可靠性。【1】由于新器件是分立结构,因此用户可以选择适合相关设备的驱动IC。

普通共源共栅器件与东芝新型共源共栅器件的对比

Comparison of conventional cascode device and Toshiba’s new cascode device

通过直接栅极驱动实现稳定运行

Stable operation by direct gate drive


【1】预期使用寿命超过1000年((在150°C下,Vds = 500 V)。

 

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功率器件销售与市场部
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