氮化镓MOSFET(HEMT)应用及介绍

Transphorm–氮化镓FET(HEMT)HEMT:HighElectronMobilityTransistor氮化镓MOSFET(600VDC,能承受周期为1uS,100nS的连续的方波,保证750V)PartNumberPackageVoltage(V)Current(A)Ron(Ohm)DescriptionTPH3245ED下载QFN5*675060.5背部金属接D极TPH3202LD下载QFN8*875090.29背部金属接D极TPH3202LS下载QFN8*875090.29背部金属接S极TPH3202PD下载TO-22075090.29背部金属接D极TPH3202PS下载TO-22075090.29背部金属接S极TPH3206LD下载QFN8*8750170.15背部金属接D极TPH3206LS下载QFN8*8750170.15背部金属接S极TPH3206PD下载TO-220750170.15背部金属接D极TPH3206PS下载TO-220750170.15背部金属接S极TPH3205WS下载TO-247750370.063背部金属接S极电源功率密度趋势-Transphorm氮化镓FETƒ传统硅材料在电源转换上应用发展几十年了，现已到达它的物理极限，发展空间有限。ƒ氮化镓材料最早是从LED及RF方面进行人们的视线，现在发展进入功率器件应用领域。适合高频高压。ƒ氮化镓GaN将提供高性能，低成本的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。因氮化镓基于硅衬底，将来8，12英寸的晶元将大大降低使用成本。电源的发展必然需要小体积高效率产品，提高工作频率是必然趋式功率密度上看GaN,SiC占优势Si,SiC,GaN三种不同材料半导体比较•GaNandSiCoffer:•适合更高的工作电压•GaNoffers:•高速电子迁移•更适合高频工作•SiCoffers:•更适合高温应用场合•2007年成立•位于美国加州Goleta•超过130百员工•超过250多专利•目前唯一过JEDEC认证GaN企业•超过1.5亿美金投资•日本，香港，上海，法国，办事处Transphorm公司介绍www.transphormusa.com,  Hong.zheng@transphormusa.com135o1775977投资商：氮化镓FET–HEMT1,氮化镓与传统的硅MOS不一样，体内没有形成PN结，即没有体内二极管，故没有反向恢复的问题。2，D,S间的导体是通过中间的电子层导通，双向可导通，即常开/NormallyOn3，当G极加负压时D,S间关断。实际应用不方便（需加负压）解决的办法，就是在体内串加一个30V的低压MOSFET解决0V关断5V导通，因此成品体内实际有两个管子， 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 上的反向恢复时间均与此小MOSFET上的二极管有关。硅MOS氮化镓硅材料的垂直结构使得P/N结存在即必然有慢速的寄生二极管，同时D极只能在最下方氮化镓是采用水平结构,通过电子层导通没有形成P/N结，同时最下方是衬底硅，氮化镓FET的结构ƒ无需外加驱动芯片ƒ2V门阀电压(5V 全开通,  0V 关断)ƒ+/‐18V max. GATE电压ƒ采用通用驱动即可，如ON,Silicon‐labs,Fairchild,IR…. ƒ正常开通只需要不到100mA电流。所有IC均满足此要求ƒ30V低压(LV) Si FET 速度是非常快，不会影响到氮化镓ƒLow Qg.  & Low Qrrƒ30V的Si Mosfet与氮化镓FET串接TransphormGaN驱动线路很简单1，氮化镓的开关速度很快，dv/dt超100v/nS.2，氮化镓体内是有SI+GaN两FET组成。相互的连线必然存在一定的寄生电感.这些需要我们在布线的时候要尽可能地靠近以尽可能减少因走线带来的寄生参数GaN,SiFET在开通，关断速度对比(Layout上注意)氮化镓FET与Cool‐Mosfet对比ParametersIPA60R160C6TPH3006PSStaticVDS600V @ 25 ⁰C600V (spike rating 750V)RDS(25 ⁰C)0.14/0.16ohm0.15/0.18ohmQg75 nC6.2 nCQgd38 nC2.2nCDynamicCo(er)66 pF [1]56 pF [1]Co(tr)314 pF [1]110 pF [1]ReverseOperationQrr8200 nC[2]54 nC[3]trr460 ns [2]30 ns [3][1] VGS= 0V, VDS= 0 –480V[2] VDS= 400V, IDS= 11.3A, di/dt= 100A/µs[3] VDS= 480V, IDS= 9A, di/dt= 450A/µs更低的驱动损耗，100mA驱动电流即可更低的米勒效应/更低的开关损耗更小的反向恢复损耗等同Rds(on)对比更小的死区时间GaN与Si在电路上的对比硅材料MOSFET/CoolMos氮化镓材料MOSFET-HEMTMOSFET发热源:1,Rds(on)损耗,2,开关损耗（硬开关模式CCM),3,体内二极管反向续流损耗,4,死区损耗(软开关模式,DCM).氮化镓MOS发热源:1,Rds(on)损耗较低的开关损耗和反向续流二极管损耗.米勒电容很小超低的结电容保证较小的死区损耗.氮化镓无体内二极管但有二极管特性t (μs)Vs(V)DT400nSt (μs)Vs(V)Ipr(A)DT120nS开关损耗对比死区损耗对比TransphormGaNFET允许750V的100nS连续的Spike750V900VMOSFETD.U.T.3MVG+-VDSPulseWidth≥1uSDutyRatio=0.1Fig.1SpikeVoltageTestCircuit•3 不同批次, >77 通过测试•通过功率器件的JEDEC标准•频率>10KHz,占空比10%的750V耐压（即100nS可重复的spike电压）ProductTBA (TO247)900&1200V/80mΩTPH3006LS/LD (PQFN)600V/150mΩAlpha sample:Beta sample:TPH3002PS/PD (TO220)600V/290mΩ*M: Module    **FQS: 4 quadrant (bi‐directional) switchQFN 5x6/SO8600V/500mΩProprietaryTransphormProduct RoadmapTPD2015M*(Custom module)600V/40mΩTPH3205WS (TO247)600V/63mΩTPD3215M*(Custom module)600V/30mΩTPH3206PS/PD(TO220)600V/120mΩTPH3002LS/LD (PQFN)600V/290mΩTPF4003** (SO16w) FQS 600V/150mΩTPD3248M*(Custom module)600V/23mΩYearTBA (bump die)150V/10mΩTPH3006PS/PD(TO220)600V/150mΩ2013201420152016TPH3308(TO220)600V/80mΩTPH4306(TO220)600VE‐mode Gen‐1: TPH3006, Gen‐2: TPH3206, Gen‐3: TPH3308, E‐mode: TPH4306TPH3305WS (TO247)600V/45mΩTechnologyRoadmapCascodeE‐modeLarge room for figure‐of‐merit improvement in device designs leading to reduced on‐resistance in basic package (TO220)Continuous drive for high current ratings in a discrete package from FOM improvement +lager die+TO247YearOn‐Resistance (Ω)Rate Current (A)Rate Power (kW)YearFOM(A)TO220TO247Figure of MeritDiscrete RatingsQualified GaNon Silicon products from Transphorm:TO220 & PQFN (Production), TO247 (Eng Samples)SpecificationProductionEng SamplesPart No.TPH3006PS/PDTPH3002PS/PDTPH3006LS/LDTPH3002LS/LDTPH3205WSSource Tab (PS) Drain Tab (PD) Source Dap (LS) Drain Dap (LD) Source Tab OnlyPackageTO220TO220PQFN88PQFN88TO247RDS(ON)Typ. (OHM)0.150.290.150.290.063ID25˚C (A) 17917934Co(er) (pF)56365636170Co(tr) (pF)1106311063283Og(ns)6.26.26.26.210Trr(ns)3030303030Qrr(nC)54295429138Vgs(V) (Gate Voltage) +/‐18+/‐18+/‐18+/‐18+/‐18ƒ氮化镓背部散热片可以接S，也可以接D，有两种可选ƒ下管选接S的（因S脚接地0V）(A)ƒ上管选接D的（因D脚接的直流电）(B)VCCLRLQ1VVDSGDSGDSGAC groundGDSGroundDrain connected to caseSourceconnected to case(B)(A)High side switchLow side switchQuiet Tab™package made possible by lateral GaNdevicesTPH3002PS--背部金属接S极（TO-220600V/9A)TPH3002PD–背部金属接D极TPH3002LD--背部金属接D极（QFN8x8)The Quiet‐TabTMTO‐220 Package MatchesGaN’sHigh Switching Speed VINVOUTGate DriverVINVOUTIINDGate Driver传统的TO‐220硅MOSFET背部只能接D，而氮化镓有接S和D两种Quiet‐TabTMTO220GaNHEMT有利于高频开关IGIDIGID•传统的结构，D极的瞬间电流可能给Vgs带来大的干扰•Kelvin引脚（背部接S）,分开的S极，一个作为GATE脚用，另一个作为D极大电流用，分开有助于减少Vgs振铃•硅材料的结构决定不能提供Kelvin脚.•G,S,D更有助于安规及布线。DSGDSGSDIINDDriver信号从1脚经过内部绕到第3脚，内部走线较长，会带来较大的寄生电感Driver信号从1脚进，2脚出，内部走线短。更做优化。有助于高频氮化镓器件能将设计最简单化PFCSwitchingConditions•Vin=220vdc•Vout=400vdc•Frequency=100kHz,400w•UsesTPS2012PK;lowestloss600v/6AGaNdiode•Boostconverterefficiency=99.2%BoostdesignusingTransphorm’sGaNMOSFETandGaNDiodeproducing>99%efficiencyandusingfewercomponents用传统COOL-MOSFET或一般MOSFET，需加Snubber吸收电路。此电路有几W的损耗掉了+VOUTDSGL1C1D1+VINL1Q1Q1CS1L1CS2DS1C1L1D1LS++VINDS2Efficiency (%)Loss (W)Pout(W)一般测试效率为97-98%较多一旦换成氮化镓MOSFET，效率达99.2%损耗氮化镓MOS在实际电路上的应用–CCM/硬开关硬开关电路中，损耗主要来自于以下1，Rds(on)导通损耗2，开关损耗3，体内慢速二极管的续流损耗4，Snubber吸收电路的损耗Coolmosfet199C3+SiC二极管–左边等同Rds(on)的氮化镓，其余材料不变–右边工作频率:63K工作频率：750K等同效率400WPFC板面积5x5面积3x3在保证效率一样的情况下频率提高了10倍。其它材质保持不变。体积变小一半以上Coolmos换成氮化镓，唯一的一个器件成本上升，其它器件成本均下降电路应用–CCM电路/硬开关Cool-mosC3的开关波形氮化镓的开关波形氮化镓的米勒效应比Cool-Mos的好很多。很小振荡，相应的开关损耗及EMI会好氮化镓体内没有寄生二极管即非常小的Trr，在续流方面有很大优势。电路应用–CCM电路/硬开关源于好的开关波形本案中差模去掉共模电感变小，成本下降PCB变成原1/3散热片去掉或变小很多-成本下降电感体积减小80%，原来10元现变小后只要2元体积明显变小体积明显变小Customer A 460W带PFC电源测试对比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，在低于130K以下，氮化镓在效率上与Cool-mos差不多，当频率提高到133K以上后，明显提高客户实测EMI460WPFC电源Cool-mos100KHZ客户实测EMI460WPFC电源GaN300KHZ采用GAN提高工作频率并没有提高EMI与上张图Cool-mos在100K的时候对比。并没有存大较大的变化。但频率提高达到了300KHZ按书本原理即可实现DC升压电路Gate驱动无需补偿电路,可直接驱动。氮化镓FET无需snubber吸收电路可选TO-220金属背面接S极的管子.因而散热片间无需隔离垫片,因S接地了.安全.快而超低的振荡波形保证更低的损耗硬开关式PFC电路/BOOST升压电路–采用氮化镓FET及二极管无需吸收电路二极管尽可能靠近FET以减少走线上的寄生电感!!PFC电路,二极管尽可能靠近GaN管.功率越大,越要靠近!!!高速开关:CoolMOSTO‐220 Vs. GaNHEMT in Quiet‐TabTMTO‐220CoolMOS60R199, Rg=0(Leads cut to shortest with standoff)TPH3006, Rg=0(Tab used for grounding)•Cool‐MosGate脚不加电阻，Vds过冲电压很高，要选600V以上器件。同时带来EMI问题。•氮化镓GATE脚没有加电阻。波形整齐，很小的过冲电压。Operation Waveforms: Slowed‐down CoolMOSVs. Fast GaNCoolMOS60R199, Rg=25(Leads cut to shortest with standoff)TPH3006, Rg=0(Tab tied to grounded heat‐sink)•所以COOL‐MOS要在前门极加一个电阻，25欧会将VDS电压降下来，但门极驱动波形变形。。。所以会选一个择中值如10欧，此时VDS依然会较高.同时也会带来损耗。•氮化镓器件不需要外加电阻。低EMI。GaN高速开关时的开通波形(Boost电路)•GaNHEMTsis capable of dV/dtof >100V/ns.•Resultant high di/dtcauses apparent Vgsdips in conventional wiring.•Kelvin source wiring eliminates the large Vgsdip.采用标准封装脚波形采用Kelvin脚时波形因氮化镓的速度太快，从波形上看采用Kelvin封装更有利于电路上的EMI高速BOOST电路:Turn-offWaveforms关断时波形•Turn‐off event: Inductor current charges capacitances. Di/dtnot high.•No issue for Vgseven with conventional wiring.•Vdsspike is due to inductance of the diode path. Close diode placement is desired.软恢复特性，有利于EMIVds产生的尖峰与二极管走线产生的电感有关让二极管尽可能靠近FET脚以减少走线电感带有的Vds尖峰电压关断时的尖峰电压-电感电流的作用•试验测试是以传统的封装器件（非KELVIN脚式）•尖峰电压很低，且与电感电流大小成正比•可以看出功率越大，在电路上就必须将二极管尽可能靠近FET脚。以减少走线带来的寄生电感。+VOUTDSGL1C1D1+VINL1Q1Cool‐Mos与氮化镓FET BOOST电路上的损耗对比：100 kHzLoss breakdownPOUT(W)Eff. (%)Loss (W)GaNdevices:  TPH3006PS & TPS3411PKSi devices:      CoolMOS& QSpeeddiodesVIN/VOUT=230V/400V, f=100kHz•TransphormTotal GaNTMsolution outperforms matured Si solution•GaNcuts device loss by 33% (27.5% of total loss) at full load (1.5kW)•GaNachieves 99% efficiencyBoost电路100KCool-Mos方案上的损耗图Boost电路100K氮化镓方案上的损耗图在100K时省出1/4的损耗（紫）Boost电路100K氮化镓方案上的损耗图在100K时省出1/4的损耗（紫）+VOUTDSGL1C1D1+VINL1Q1Cool-Mos与氮化镓FETBOOST电路上的损耗对比500 kHzPOUT(W)Eff. (%)Loss (W)GaNdevices:  GaN‐on‐Si HEMT & diodeSi devices:      CoolMOS& QSpeeddiodeVIN/VOUT=230V/400V, f=500kHz•GaN’sadvantage is amplified at high frequencies (for compact designs) due to its lower  Qgand Co(er)•GaNcuts device loss by 70% (total loss 55%) at 1.3kW•Si converter cannot operate beyond1.3 kW safely•GaN>98% efficiency at 500kHzLoss breakdownBoost电路500KCool-Mos方案上的损耗图Boost电路500K氮化镓方案上的损耗图在500K时省出3/5的损耗（紫）+VOUTDSGL1C1D1+VINL1Q1氮化镓与Cool‐MosCFD系列对比Qrr/Trr（CFD是体内寄生二极管速度最快的一系列）Qrr=54nCat 9A, 400VQrr=1000nCat 9A, 400V•Both measured in the same test board•TransphormGaNHEMT was tested at 450A/μs with little ringing•CoolMOSwas not stable at 450A/μs. dI/dtreduced to 100A/μsfor stability.•GaNHEMT has Qrrof ~20x less than CFD‐type CoolMOS(Low Qrrdesign).1stGen 600V GaN‐on‐Si HEMT Compared toSi Super Junction MOSFET•1stgeneration GaNis already superior to Si•GaNstill has ample potential to improvedDevicesParametersOnresistance(Ω)Gatecharge(nC)Outputcharge(nC)EnergyrelatedCoss(pF)Reverserecoverycharge(μC)FOM1AFOM1BFOM2SymbleRds,onQgQossCoerQrrRon*QgRon*QossRon*QrrGaNHEMTTPH3006GaNGen10.156.252.8560.0540.937.98SiCoolMOS60R199CPSJSiGen50.183286.4695.55.7615.6990SiCoolMOS60R190C6SJSiGen60.1763127.68566.910.7121.71173SiCoolMOS65R2250C7SJSiGen70.19920126.322963.9825.11194SiCoolMOS20N60CFDSJSiforLowQrr0.199576.883118.0514.6190氮化镓MOS在软开关电路上的应用：针对软开关，电路上的MOS开关损耗都差不多，此时电路的损耗主要来于以下：1,Rds(on)导通损耗2,工作过程中的开关死区损耗（死区时间越小越好）3,上升下降沿快慢4,二极管多少存在续流损耗氮化镓主要是在死区上的损耗大大降低LLC‐DCX , Fs=Fo‰Gain equals one‰Simple SR driving scheme‰Lowest Conduction loss氮化镓的LLC电路应用¾Input: 380~420VDC¾Output:12V/25A¾Fs: 500kHzHighstepdownLLCConverterFs=FoLLCResonantConverterGaN上下管交合的时间Low residue charge for GaNallows for a fast reset time & a much reduced recirculation energyCourtesy: Work done by Virginia Tech.35基于氮化镓的LLC电路（效率1%‐3%提高等同频率，等同Rds(on)GaNCool-MosGaNvsCoolMosfet效率差别500KLLC10%负载50%负载100%负载3.50%1.80%1.0%4ooMmNVTIL≈IMVinCossCossIM2OSSindMCVtI≈16OdOSSmTtCL≈Larger Lm, Less circuilatingenergySmaller td, Less duty cycle loseCOSS(tr)(pF)硅MOSFET/Cool-Mosfet100CascodeGaN氮化镓FET25With much smaller Coss,GaNcan achieve both用氮化镓来优化死区时间Td和Lm从公式上看死区时间Td与Coss有关系。Coss是与器件有明显关系选择不同的器件会带来不同的损耗Experiment PlatformParametersValueParametersValueVin(V)400Vo(V)/IO(A)12/25TransformerTurnRatio16:1Fs(kHz)500CoreMaterialN49PrimaryswitchTPH2002CoreShapeER32/5/21SRBSC017N04NSCascodeGaN:TPH2002内阻：290毫欧体积30*90DC400V –12V/25A无散热片Experiment Waveforms @500kHz死区，上升下降时间及磁化电流等优化很多(氮化镓与Cool‐Mos对比)iLr(1A/div)40ns/diviLr(1A/div)iLr(2A/div)Vds(100V/div)Vgs(10V/div)Zoom inZoom inIM=0.65AIM=1.2AiLr(2A/div)Vds(100V/div)Vgs(10V/div)400ns/divtd=80nstd=110nsGaNSi MosCoolMOSGaNt (μs)Vs(V)Ipr(A)t (μs)Vs(V)Ipr(A)t (μs)Vs(V)Ipr(A)t (μs)Vs(V)Ipr(A)实际LLC电路上测试的氮化镓波与与Cool‐Mos的波形对比•Si shows large DT: less time for energy transfer: more lossDTDT400nS120nS产品的应用：Adapter充电器电源，在等同频率下，体积大小一直受控于整个板子热损耗，即效率。效率高体积就小。氮化镓MOSFET有助于实现高效率，从而降低热损实现小体积。同时氮化镓适合高频。提高工作频率有效减少电感，变压器体积。采用GaN技术，15W产品有望达到94%效率，24W产品有望达到96%效率40W的小充电器，改用TPH3002LD氮化镓后，效率提高0.5%/100KHZ.温度有所有下降。200K时提高1%效率90W:PFC+LLC65W:FLYBACK48W:FLYBACK36W:FLYBACK(200kHz)(200kHz)50% smaller30% smaller50%smaller(integrated into transformer)50% Less(100kHz)(65kHz)Cool-MosC6+碳化硅二极管PFC:65KHZLLC:100KHZ90-260Vac输入，12Vout,效率93%氮化镓MOS+碳化硅二极管PFC:200KHZLLC:200KHZ90-260Vac输入，12Vout,效率95.4%提高工作频率将大大减少板子的体积，同时效率也提高2.5%产品的应用：LLC应用，216W PFC+LLC Cool‐MosVS 氮化镓3%效率提高氮化镓方案Rds(on):300mOHM原Cool‐mos199C6方案Rds(on):190mOHM•黑色为苹果原方案，工作频率PFC 65K，LLC，100K•小板为采用氮化镓方案，均200K，96%效率，无散热片。•PWM: 200kHz for GaN50‐80kHz for Si•Size: 45% reduction•Efficiency:+1.7% at full load   +3% at 10% load原效率93%，新方案近96%，体积缩小近50%相对原方案COOLMOS，氮化镓方案成本稍低一点CoolMos, 190毫欧，氮化镓300毫欧产品的应用：250W PFC+LLC 苹果一体机电源对比C6方案与氮化镓方案产品的应用：单极PFC，1000W 98.6%  133K(C6与氮化镓比较，AC输入+整流桥+PFC电路，400V输出）氮化镓比同等内阻的CoolMos效率高1%左右。133KPFC芯片：NCP1654-133氮化镓MOS+碳化硅二极管产品的应用：单极PFC133kHz PFC 开关温升对比同一板子，同一温度下，氮化镓的可以跑到500W，比160C6多40%功率同一板子同样功率下，氮化镓的温升只有48度，而Cool-Mos达70度产品的应用：单极PFCPFC板上的门极损耗对比Bias Power氮化镓门极损耗只有52mW等同Rds(on)的COOL-MOS门极损耗达到160mW氮化镓的图腾无桥PFC传统Dual‐boost无桥PFCPFC•传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳化硅二极管（D1,D2)才能实现高效率•采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电感，2个氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极管也可以从等同内阻的硅MOSFET以实现更高效率•就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的低了（传统的会用上两个高碳货硅二极管及多用一个电感）•同时因氮化镓适合高频。采用氮化镓高频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合成本更有优势/效率依然很高产品的应用：氮化镓的无桥PFC /Totem Pole PFC用FET代替整流桥同时实现高效PFC功能此设计是利用氮化镓体内二此设计是利用氮化镓体内二极管超低的反向恢复特性来极管超低的反向恢复特性来实现高效低成本。实现高效低成本。•图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。•将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的CCM操作•1000W的氮化镓无桥PFC效率达99.2%以上产品的应用：氮化镓的无桥PFC230V:400V boostTotem poleTotem pole with EMI filter and current sense50kHz99.16%99.1%98.9%100kHz99.03%98.97%98.77%150kHz98.84%98.64%200kHz98.7%98.5%250kHz98.57%98.37%采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)POUT(W)Eff. (%)将Transphorm公司的无桥PFC板及LLC的演示板整合起来就得到97.5%以上效率的电源采用氮公镓方案的1000W无桥PFC电源的效率99.2%采用氮化镓的LLC电源效率1000W98.8%产品的应用：逆变器INVERTER采用GaN的逆变器应用—1500W，DEMO板DC400Vin,240Vacout,98.7%,成本明显下降TIDSPSI-8230Silicon-LabsTPH3006PS同样大的逆变器产品,氮化镓的体积减小了一半左右,同时整体成本下降100USD,售价反提高了100USD.效率反提高了1.5个点.4500W,频率从16K提到到50K散热器,风散,驱动电路,电感,EMC电路可大大减小体积,还有填充物•Outputpower4.5kw(SinglePhase200V)•Inputvoltage60-400V•MaximumPowerEfficiency>98%(vs.>96.5%withSilicon)•Volumeabout10L<18L(existingSiliconbased)>40% loss reductionGaNmodules allowed for kW class PV power conditioner with 40% smaller size and loss40% volume reductionCourtesy: Testing done and published  by YaskawaElectric.微型逆变器应用传统线路输出采用600V的低频工作MOSFET无‘无功补偿’新的设计需要输出逆变高频化以尽可能提高无功补偿氮化镓适合高频，高效传统的采用变压器升压400V因氮化镓支持大比例升压且高效率达98以上。不同于传统的硅MOSFET,可直接boost升压**降低成本，空间节省降低成本，空间节省+VOUTDSGL1C1D1+VINL1Q1采用氮化镓THP3006的温度明显低于COOL-MOSFETC6产品。81.7’CVS46.7’C效率直接提高2.5%微型逆变器应用Puresine-wavemotordrive(2-8%pointsefficiencygainforthesystem)产品的应用：马达驱动三相马达驱动,超高效率.IGBT频率16Khz,氮化镓频率100Khz有时IGBT为了提高效率还要并一个快速的二极管.采用氮化镓,无需并二极管.可直接使用.相当于0恢复（极小）采用GaN的好处:1,提高了逆变效率2,输出波形TH明显改进很多.3,TH的改进对输出负载的应用要求降低4,有助于对逆变的负载/或应用部分的效率提高布线：氮化镓FET不能直接兼容现在MOSFET电路•去评估GaN,布线必须要优化下。直接将氮化镓FET放在现有的MOSFET设计板上可能会烧掉，不要将氮化镓的脚扭曲后安装。•重新设计系统以适合氮化镓FET的特性，这样会争取到更大的收获(氮化镓只有细微的差别当你继续用它在15kHzinverter或65kHzPFC,或100kHzflyback,或100kHzLLC...必须提高频率，正常建议三倍左右)•当前，同等Rds(on)的氮化镓的价格是现在Cool-mos的2.5倍左右，但氮化镓的价格未来几年会大幅降低.•在某些应用，如无桥图腾柱PFC，PVinverter,客户如重新采用氮化镓来设计反而会得到更低的BOM整体成本•否则客户必须要花其它一些额外高昂的电路来实现高性能，高效率。•我们的市场目标是：高性能产品，需要用氮化镓来解决一些性能的，如温度问题，体积问题，效率问题，否则没有必要用氮化镓Layout,Layout,Layout•对于cascodestructure的氮化镓FET不需要特别的驱动•2Vthreshold(5Vfullon,0Vturnoff)•+/-18Vmax.gatevoltage•可采用通用的驱动即可完成0.5A驱动电流即可。ONsemi,TI,Silicon-labs…•PCB走线非常重要（因氮化镓是高速的器件）•与任一脚相连的线需要短距离和小的回路•驱动回路与功率回路分开（采用S封装FET）•需加去藕电容•对于硬开关的桥电路•紧凑的走线，特别是对上管（驱动到G极尽可能短）•门极无需电阻，相反加一个磁珠来代门电阻,且尽可能靠近GATE脚上管磁珠上管氮化镓FET布线注意:1,驱动与MOS的引脚距离要直,要短.(上管)2,氮化镓MOS,G,S,D,要注意.3,当有上,下管应用时,上管到驱动的距离要尽可能短,下管可稍长点.4,与MOS三个脚相连的器件走线要尽可能短.5,5,功率管两端尽可能要加去功率管两端尽可能要加去藕电容藕电容82nF82nF两三个并放。两三个并放。近,且大面积铜为佳大面积以减小寄生电感与FET相连的三个脚，尽可能减少线路上的走线引起的寄生电感，即越短越好，相连的线用尽可能大的铜皮器件近可能靠近，让回路最小化针对氮化镓材料，不能放如下图中的G,S间的器件。当然放一个10K以上的电阻没有关系。其它不能放、因G极门阀电压较低以免引起误触发注意Schematic portion:  Single Half BridgeFerrite bead in series with gate for  decreased ringing  DigikeyPart No: MMZ1608Q121B (0603) or MMZ2012D121B (0805)磁珠80‐120欧（100MHZ）尽可能靠近GATE脚，磁珠低频直通高频阻抗特性能揭制GATE脚的振荡及速度TPH3006PS X2要放去藕电容82nF*2G,S间无须放任何器件，如果一定要放放电电阻，务必放在磁珠前面。重点TO-247建议加RC电路，TO-247封装集成了寄生电感。TO-220无需加因氮化镓MOS速度很快,达6nS,所以接地线及管子的引线偏长会带来寄生电感的问题,易引起振荡.探头得改下,否则易因振荡而烧掉MOS氮化镓的可靠性测试最终数据表现非常强劲氮化镓DC600V最大，但允许750V连续100nS的连续方波（频率>10K即可）即可满足常规的应用GaN-on-SiHEMTandDiodePassedJEDECQualStandards(Feb2013)66(8A diode)产品均通过功率增导体的JEDEC认证（目前唯一一家氮化镓半导体公司）GaN-on-SiHEMTsPassesJEDECQualStandards(Feb2013)•漏电流没有增加•内阻没有增加MeanσMeanσMeanσMeanσMeanσMeanσHAST-12.241.102.091.201.5E-054.0E-057.0E-054.0E-04127.62.9136.26.2HAST-22.571.262.511.381.0E-054.3E-051.7E-052.3E-05146.12.9147.13.9HAST-32.341.052.291.056.8E-052.2E-055.0E-054.8E-05139.02.4142.83.2TC-12.341.052.341.053.0E-053.8E-056.6E-052.5E-05138.92.7142.62.0TC-22.341.072.141.078.0E-055.1E-056.0E-051.5E-05128.83.6132.14.1TC-32.401.052.341.076.0E-053.7E-051.1E-054.6E-06144.41.7142.51.4PC-12.141.072.001.105.7E-053.6E-051.7E-055.6E-06130.62.8135.53.0PC-22.141.202.401.206.3E-051.1E-058.1E-047.5E-03145.72.9142.83.0PC-31.951.072.091.076.1E-059.0E-066.3E-055.2E-06133.92.1136.51.9HTRB-12.631.292.691.351.9E-054.7E-052.5E-053.6E-05138.62.3132.82.0HTRB-22.341.172.631.741.2E-055.1E-055.9E-053.9E-06132.12.7131.12.0HTRB-32.291.102.571.621.1E-057.4E-066.0E-051.6E-05131.92.3132.13.7HTSL-12.401.072.341.076.6E-051.9E-051.3E-058.6E-06139.51.7143.02.2HTSL-22.451.022.291.026.2E-052.1E-056.0E-053.6E-06138.95.8139.24.0HTSL-32.401.102.191.075.6E-052.2E-058.3E-061.9E-05128.31.2128.62.4TPH3006PS&TPH3006PDTESTIDSS(µA)VR=600VVG=VS=0VTj=25oCIGSS(µA)VG=20V,VD=VS=0VRDS(mΩ)IF=4A,VGS=8V,PW=100us,Tj=25oCPOSTSTRESSPRESTRESSPOSTSTRESSPRESTRESSPOSTSTRESSPRESTRESSHigh-temperatureOperationTest@175C200:400V converter operation at 175oC/300kHz/410W•在175度的环境中工作3000小时后几乎没有衰减/损耗基本没有变化。•数据看下页t