如何使用氮化鎵：增強型氮化鎵晶體管的電學特性

品質(zhì)因數(shù)

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

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

圖5顯示了氮化鎵場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，基于開關(guān)品質(zhì)因數(shù)，氮化鎵場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。以下是一些觀察所得的結(jié)果：

• 40V 的氮化鎵場效應晶體管相當于25 V 的橫向硅器件

• 100V 的氮化鎵場效應晶體管相當于40 V 的垂直硅器件

• 200V 的氮化鎵場效應晶體管相當于100 V 的垂直硅器件

圖5: 氮化鎵場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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