ROHM開發(fā)出針對150V GaN HEMT的8V柵極耐壓技術(shù)

—— 解決了GaN器件的柵極耐壓問題，并有助于基站和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的電源實(shí)現(xiàn)更低功耗和小型化

作者：時間：2021-04-08 來源：電子產(chǎn)品世界

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全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM（總部位于日本京都市）面向以工業(yè)設(shè)備和通信設(shè)備為首的各種電源電路，開發(fā)出針對150V耐壓GaN HEMT*1（以下稱“GaN器件”）的、高達(dá)8V的柵極耐壓（柵極-源極間額定電壓）*2技術(shù)。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202104/424298.htm

近年來，在服務(wù)器系統(tǒng)等領(lǐng)域，由于IoT設(shè)備的需求日益增長，功率轉(zhuǎn)換效率的提升和設(shè)備的小型化已經(jīng)成為重要的社會課題之一，而這就要求功率元器件的進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)步。

ROHM一直在大力推動業(yè)內(nèi)先進(jìn)的SiC元器件和各種具有優(yōu)勢的硅元器件的開發(fā)與量產(chǎn)，以及在中等耐壓范圍具有出色的高頻工作性能的GaN器件的開發(fā)。此次，ROHM就現(xiàn)有GaN器件長期存在的課題開發(fā)出可以提高柵極-源極間額定電壓的技術(shù)，能夠?yàn)楦鞣N應(yīng)用提供更廣泛的電源解決方案。

與硅器件相比，GaN器件具有更低的導(dǎo)通電阻值和更優(yōu)異的高速開關(guān)性能，因而在基站和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域作為有助于降低各種開關(guān)電源的功耗并實(shí)現(xiàn)小型化的器件被寄予厚望。然而，GaN器件的柵極-源極間額定電壓較低，在開關(guān)工作期間可能會發(fā)生超過額定值的過沖電壓，所以在產(chǎn)品可靠性方面一直存在很大的問題。

在這種背景下，ROHM利用自有的結(jié)構(gòu)，成功地將柵極-源極間額定電壓從常規(guī)的6V提高到了8V，這將有助于提高采用高效率的GaN器件的電源電路的設(shè)計(jì)裕度和可靠性。此外，還配合本技術(shù)開發(fā)出一種專用封裝，采用這種封裝不僅可以通過更低的寄生電感更好地發(fā)揮出器件的性能，還使產(chǎn)品更易于在電路板上安裝并具有更出色散熱性，從而可以使現(xiàn)有硅器件的替換和安裝工序中的操作更輕松。

未來，ROHM將加快使用該技術(shù)的GaN器件開發(fā)速度，預(yù)計(jì)于2021年9月即可開始提供產(chǎn)品樣品。

＜開發(fā)中的GaN器件的特點(diǎn)＞

ROHM即將推出的目前正在開發(fā)中的GaN器件具有以下特點(diǎn)：

1. 采用ROHM自有結(jié)構(gòu)，將柵極-源極間額定電壓提高至8V

普通的耐壓200V以下的GaN器件的柵極驅(qū)動電壓為5V，而其柵極-源極間額定電壓為6V，其電壓裕度非常小，只有1V。一旦超過器件的額定電壓，就可能會發(fā)生劣化和損壞等可靠性方面的問題，這就需要對柵極驅(qū)動電壓進(jìn)行高精度的控制，因此，這已成為阻礙GaN器件普及的重大瓶頸問題。

針對這種課題，ROHM通過采用自有的結(jié)構(gòu)，成功地將柵極-源極間的額定電壓從常規(guī)的6V提高到了業(yè)內(nèi)超高的8V。這使器件工作時的電壓裕度達(dá)到普通產(chǎn)品的三倍，在開關(guān)工作過程中即使產(chǎn)生了超過6V的過沖電壓，器件也不會劣化，從而有助于提高電源電路的可靠性。

2. 采用在電路板上易于安裝且具有出色散熱性的封裝

該GaN器件所采用的封裝形式，具有出色的散熱性能且通用性非常好，在可靠性和可安裝性方面已擁有可靠的實(shí)際應(yīng)用記錄，因此，將使現(xiàn)有硅器件的替換工作和安裝工序中的操作更加容易。此外，通過采用銅片鍵合封裝技術(shù)，使寄生電感值相比以往封裝降低了55％，從而在設(shè)計(jì)可能會高頻工作的電路時，可以更大程度地發(fā)揮出器件的性能。

3. 與硅器件相比，開關(guān)損耗降低了65％

該GaN器件不僅提高了柵極-源極間額定電壓并采用了低電感封裝，還能夠更大程度地發(fā)揮出器件的性能，與硅器件相比，開關(guān)損耗可降低約65％。