文章来源 Macnica Engineer

高效、小型、轻量的新一代功率半导体GaN—英飞凌CoolGaN

近年来,人们对"高效化"、"小型化"的要求日益提高。但是,当今主流的以 Si 为材料的功率器件已接近物理上的极限值,难以进一步改善。在这种背景下,人们对宽禁带半导体(SiC/GaN等)的期待越来越大。英飞凌是唯一一家同时提供硅(Si)、碳化硅(SiC)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和氮化镓(GaN)器件的公司,并拥有独特的市场地位。与硅之类的传统半导体材料相比,本文介绍的氮化镓(GaN)也是宽禁带半导体,可以在更高的电压、频率以及温度条件下工作。

一、英飞凌 CoolGaN 的特点

英飞凌 GaN 和 Si MOSFET 材质的对比

  • 击穿场强提高10倍
  • 2倍的电子迁移率
  • 栅极电荷Qg为1/10
  • 输出电荷Qoss为1/10
  • 反向恢复电荷Qrr为0※1
  • 卧式结构
  • ※1Qoss除外

二、SiC 和 GaN 的价值定位

现在备受关注的 SiC 和 GaN 今后在它们的领域会有哪些价值定位呢? 

 

目前 SiC 最受期待的领域是 IGBT 的向上兼容,向更高的电力容量(电流、电压)发展。

 

GaN 有望通过高速开关为系统的小型化、高效率化做出贡献。

三、目标应用

目前最大限度发挥 GaN 特性而备受期待的应用场景

  • 服务器
  • 电信
  • 无线充电
  • 适配器/充电器
  • 音频(D类放大器)
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图1 GaN的目标应用场景

2.5kW全桥图腾柱功率因数校正(PFC)演示板

EVAL_2500W_PFC_GAN_A可以评估使用 GaN 的全桥图腾柱PFC。该演示板展示了一个高效的PFC阶段,它利用 Infineon 的 CoolGantm 技术的优势,将系统效率提高到99%以上,用于服务器或电信整流器等效率关键的应用。

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图2 2.5kW全桥图腾柱功率因数校正(PFC)演示板

四、英飞凌 CoolGaN 产品系列

RDS(on) max.DSO-20-85
Bottom-side cooling
DSO-20-87
Top-side cooling
HSOF-8-3
(TO-leadless)
DFN 8x8
35mΩIGO60R035D1IGOT60R035D1IGT60R035D1 
70 mΩIGO60R070D1IGOT60R070D1IGT60R070D1IGLD60R070D1
190 mΩ  IGT60R190D1S*IGLD60R190D1
  IGT60R190D1 
340 mΩ   IGLD60R340D1
* 标准等级

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