對於新技術而言，GaN本質上比其將取代的技術（矽）成本低。GaN器件與矽器件是在同一工廠用相同的製造程序生產出。因此，由於GaN器件小於等效矽器件，因此每個晶片可以生產更多的器件，從而降低了每個晶片的成本。

 

GaN有許多性能優勢，包括遠高於矽的電子遷移率（3.4eV對比1.1eV），這使其具有比矽高1000倍的電子傳導效率的潛力。值得注意的是
，GaN的門極電荷（QG）較低，並且由於必須在每個開關周期內對其進行補充，因此GaN能夠以高達1 MHz的頻率工作
，效率不會降低，而矽則難以達到100 kHz以上。此外，與矽不同

，GaN沒有體二極管，其在AlGaN / GaN邊界表麵的2DEG可以沿相反方向傳導電流（稱為“第三象限”操作）。因此，GaN沒有反向恢複電荷（QRR），使其非常適合硬開關應用。

 

圖1：GaN經優化實現快速開關

 

GaN確實具有有限的雪崩能力，並且比矽更容易受到過電壓的影響，因此極其適用於漏-源電壓（VDS）鉗位在軌電壓的半橋拓撲。無體二極管使GaN成為硬開關圖騰柱功率因數校正（PFC）的很好的選擇，並且GaN也非常適用於零電壓開關（ZVS）應用，包括諧振LLC和有源鉗位反激。

 

45 W至65 W功率水平的快速充電適配器將得益於基於GaN的有源鉗位反激，而基於LLC的GaN用於150 W至300 W的高端筆記本電腦電源適配器中
，例如用於遊戲的筆記本電腦。在這些應用中，使用GaN技術可使功率密度增加一倍
，從而使適配器更小、更輕。特別地

，相關的磁性元器件能夠減小尺寸。例如，電源變壓器內核的尺寸可從RM10減小為RM8的薄型或平麵設計。因此，在許多應用中，功率密度增加了一倍甚至三倍，達30 W / in3。

 

在更高功率的應用中，例如為服務器、雲和電信係統供電的電源，尤其是基於圖騰柱PFC的電源
，采用GaN可使能效超過99％。這使這些係統能夠滿足最重要的（和嚴格的）能效標準
，如80+ titanium。

 

驅動GaNqijiandefangfaduiyubaohuxiangduimingandezhajiyanghuawuzhiguanzhongyao。zaiqijiandaotongqijiantigongjingquetiaojiedemenjiqudongfuzhiyouweizhongyao。shixiancimudedeyizhongfangfashitianjiadiyajiangwenyaqi（LDO）到現有的矽MOSFET門極驅動器中。但這會損害門極驅動性能，因此，最好使用驅動GaN的專用半橋驅動器。

 

更具體地說
，矽MOSFET驅動器的典型傳輸延遲時間約為100 ns，這不適合驅動速度在500 kHz到1 MHz之間的GaN器件。對於此類速度，理想情況下，傳輸延遲應不超過50 ns。

 

由於電容較低
，因此在GaN器(qi)件(jian)的(de)漏(lou)極(ji)和(he)源(yuan)極(ji)之(zhi)間(jian)有(you)高(gao)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)率(lv)。這(zhe)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)器(qi)件(jian)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)甚(shen)至(zhi)發(fa)生(sheng)災(zai)難(nan)性(xing)故(gu)障(zhang)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)中(zhong)。為(wei)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)，必(bi)須(xu)有(you)高(gao)的(de)dv / dt抗擾度（在100 V / ns的範圍內）。

 

PCB會對GaN設計的性能產生實質性影響
，因此經常使用RF型布局中常用的技術。我們還建議對門極驅動器使用低電感封裝（如PQFN）。

 

安森美半導體的NCP51820是業界首款半橋門極驅動器，專門設計用於GaN技術。它具有調節的5.2 V門極驅動，典型的傳輸延遲僅為25 ns。它具有高達200 V / ns的dv / dt抗擾度，采用低電感PQFN封裝。

 

圖2：NCP51820高性能
、650 V半橋門極驅動器用於GaN電源開關

 

最初采用GaN技術並增長的將是如低功率快速充電USB PD電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)和(he)遊(you)戲(xi)類(lei)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)高(gao)功(gong)率(lv)適(shi)配(pei)器(qi)等(deng)應(ying)用(yong)。這(zhe)主(zhu)要(yao)歸(gui)因(yin)於(yu)有(you)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)驅(qu)動(dong)器(qi)可(ke)支(zhi)持(chi)需(xu)要(yao)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)，從(cong)而(er)縮(suo)短(duan)了(le)設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)。隨(sui)著(zhe)合(he)適(shi)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)
、控製器和模塊方案可用於服務器
、雲和電信等更高功率的應用，那麼GaN也將被采用。

 

 

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