如何使用氮化鎵：增強型氮化鎵晶體管的電學(xué)特性

品質(zhì)因數

為了在電源轉換電路中有效地比較增強型氮化鎵場(chǎng)效應晶體管和功率MOSFET 的性能潛力，我們首先看看各種品質(zhì)因數的定義。

MOSFET 器件的制造商常用一個(gè)給定的柵極電荷(QG)與導通電阻(RDS(ON))的乘積的品質(zhì)因數，用來(lái)標示器件經(jīng)過(guò)新一代改進(jìn)及與競爭產(chǎn)品相比。這種品質(zhì)因數非常有用，因為不管晶片的尺寸多大，這種品質(zhì)因數對特定的技術(shù)或“某代”器件來(lái)說(shuō)幾乎是常數。此外，它與器件的性能有關(guān)，可用來(lái)預測新技術(shù)于改進(jìn)后的功耗，但當器件用作開(kāi)關(guān)元件而不是導通元件時(shí)，這種品質(zhì)因數的差異并不明顯。因此我們將討論兩種不同的品質(zhì)因數。第一個(gè)是傳統的品質(zhì)因數。我們把它稱(chēng)為“整流器品質(zhì)因數”，因為這種品質(zhì)因數最適合用于當場(chǎng)效應晶體管被用作整流器時(shí)，例如降壓轉換器的低側晶體管。我們稱(chēng)第二種品質(zhì)因數為“開(kāi)關(guān)品質(zhì)因數”，因為它最適合描述常用作開(kāi)關(guān)元件的性能，例如標準降壓轉換器的上側晶體管。在這兩種品質(zhì)因數中，開(kāi)關(guān)性能在‘硬開(kāi)關(guān)’轉換器的電路中比較重要。

圖5顯示了氮化鎵場(chǎng)效應晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON) 與QGD 的關(guān)系。從圖中可以看出，基于開(kāi)關(guān)品質(zhì)因數，氮化鎵場(chǎng)效應晶體管與任何具有等效額定電壓的硅器件相比均具有明顯優(yōu)勢。以下是一些觀(guān)察所得的結果：

• 40V 的氮化鎵場(chǎng)效應晶體管相當于25 V 的橫向硅器件

• 100V 的氮化鎵場(chǎng)效應晶體管相當于40 V 的垂直硅器件

• 200V 的氮化鎵場(chǎng)效應晶體管相當于100 V 的垂直硅器件

圖5: 氮化鎵場(chǎng)效應晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON)與QGD的關(guān)系。

圖6: 氮化鎵場(chǎng)效應晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON)與QG的關(guān)系。

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