【導讀】鑒於氮化镓 (GaN) 場效應晶體管 (FET) 能夠提高效率並縮小電源尺寸，其采用率正在迅速提高。但在投資這項技術之前
，您可能仍然會好奇GaN是shi否fou具ju有you可ke靠kao性xing。令ling我wo驚jing訝ya的de是shi
，沒mei有you人ren詢xun問wen矽gui是shi否fou具ju有you可ke靠kao性xing。畢bi竟jing仍reng然ran有you新xin的de矽gui產chan品pin不bu斷duan問wen世shi，電dian源yuan設she計ji人ren員yuan對dui矽gui功gong率lv器qi件jian的de可ke靠kao性xing也ye很hen關guan心xin。

事實上
，GaN行業已經在可靠性方麵投入了大量精力和時間。

而人們對於矽可靠性方麵的問題措辭則不同，比如“這是否通過了鑒定
？”盡管GaN器件也通過了矽鑒定，但電源製造商仍不相信采用矽方法可以確保GaN FET的可靠性。這是一個合理的觀點，因為並非所有的矽器件測試都適用於GaN
，而且傳統的矽鑒定本身不包括針對電源使用的實際開關條件的應力測試。JEDECJC-70寬帶隙電力電子轉換半導體委員會發布了若幹特定於GaN的指南
，以解決此類不足之處。

了解 GaN 產品的可靠性

閱讀技術白皮書“實現GaN產品的壽命可靠性”以了解有關我們GaN可靠性測試的更多信息。 

如何驗證 GaN 的可靠性？

可通過既定的矽方法並結合可靠性程序和測試方法對GaN FET的可靠性進行驗證。這些可靠性程序和測試方法旨在解決特定於GaN的故障模式，例如動態漏源導通電阻 (RDS(ON)) 的增加。圖1列出了實現GaN產品可靠性的步驟。

圖 1 ：特定於GaN的可靠性指南與既定的矽標準相結合

我們將測試分為元件級和電源級模塊，每個模塊都有相關的標準和指南。在元件級別，TI根據傳統的矽標準進行偏置、溫度和濕度應力測試
，使用特定於GaN的測試方法
，並通過施加加速應力直至器件失效的方式來確定壽命。在電源層麵
，在相關應用的嚴格運行條件下運行器件。TI還驗證了器件在偶發事件中的極端運行條件下的穩健性。

GaN FET在應用中的可靠性

JEDEC JEP180指南提供了一種通用方法來確保GaN產品在功率轉換應用中的可靠性。為了滿足 JEP180 的要求，GaNzhizaoshangbixuzhengmingqichanpinzaixiangguanyinglixiajuyousuoxudekaiguanshouming
，bingzaidianyuandeyangeyunxingtiaojianxiayikekaodefangshiyunxing。qianyigeyanshishiyongkaiguanjiasushoumingceshi (SALT) 對器件進行應力測試，而後者則使用動態高溫工作壽命 (DHTOL) 測試。

器件在實際中也會受到極端運行條件的影響，如發生短路和電源線路浪湧等事件。LMG3522R030-Q1等TI GaN產品具有內置短路保護功能。要實現一係列應用中的浪湧穩健性，需要同時考慮硬開關和軟開關應力。GaN FET處理電源線路浪湧的方式與矽 FET不同。由於其過壓能力


，GaN FET不會進入雪崩擊穿狀態，而是通過浪湧衝擊進行開關。具備過壓能力還可以提高係統可靠性，因為雪崩FET無法吸收大量雪崩能量，因此保護電路必須吸收大部分浪湧。隨著老化

，浪湧吸收元件性能下降
，會使矽FET遭受更高水平的雪崩

，可能會導致故障。與此相反，GaN FET將繼續開關。

TI的GaN產品是否具有可靠性？

TI根據圖1所示的方法對其GaN產品進行鑒定。圖2總結了結果，展示了來自元件級和電源級模塊的結果。

圖 2 ：使用圖1所示的方法
，通過特定於GaN的指南對GaN FET的可靠性進行了驗證。

在元件級別，TI GaN通過了傳統的矽鑒定，並針對特定於GaN的故障機製具有高可靠性。TI設計並驗證了其GaN產品針對時間依賴型擊穿 (TDB)、電荷捕獲和熱電子損耗故障機製具備高可靠性

，並證明在老化過程中，動態RDS(ON)可保持穩定。

為了確定元件開關壽命，我們的SALT驗證應用了加速硬開關應力
，如“確定GaN FET開關壽命的通用方法”中所述TI模型使用開關波形直接計算開關壽命，並表明TI的GaN FET在整個產品壽命期間不會因硬開關應力而失效。

為了驗證電源級別的可靠性，我們在嚴格的電源使用條件下對64個TI GaN器件進行了DHTOL測試。此類器件顯示出穩定的效率，沒有硬故障，顯示了對所有電源運行模式的可靠運行能力：硬和軟開關
、第三象限操作、硬換向（反向恢複）、高壓擺率的米勒擊穿，以及與驅動器和其他係統元件的可靠交互。TI還通過在硬開關和軟開關操作下對電源中運行的器件施加浪湧衝擊來驗證浪湧穩健性
，並表明TI的GaN FET可以有效地通過高達720V的總線電壓浪湧進行開關

，從而提供了顯著裕度。如需了解有關該測試的更多信息，請參閱“一種在使用條件下驗證GaN FET在電源線路浪湧中可靠性的新方法”。

結語

GaN行業已經建立了一套方法來確保GaN產品的可靠性，因此問題不是“GaN是否具有可靠性？”，而是“如何驗證GaN的可靠性”。TI GaN器件在元件級和實際應用中均具有可靠性，GaN器件已經通過了矽鑒定標準和GaN行業指南。特別是TI的GaN產品通過了JEP180，證明其在電源使用方麵具有可靠性。

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