随着硅接近其理论极限，制造商现在正在研究采用宽带隙（WBG）材料来制造高效的高功率和高频场效应晶体管（FET）。凭借出色的电气特性，WBG材料（如GaN和碳化硅（SiC））克服了硅（Si）基高频电子器件的局限性。更重要的是，WBG半导体可以用于汽车电气系统和电动汽车（EV）。

用于电动汽车的WBG车载充电器的示例原理图。（图片来源：ONsemi）

此外，由GaN和SiC等两种宽带隙化合物半导体制成的晶体管具有高击穿电压，并且可以在高温下工作。考虑到这一点，本文打算研究GaN和SiC晶体管之间的差异，然后介绍最近投放市场的三个GaN器件。

氮化镓与碳化硅晶体管

GaN和SiC通常被认为是高功率和高频率电子应用的顶级材料，因为它们具有高电压能力，快速开关速度和对高温的耐受性。然而，它们在使用时的性能仍然存在显著差异，特别是在晶体管方面。

GaN、SiC和Si功率器件的比较。（图片来源：AlexAvron）

首先，SiC需要18V至20V的高栅极驱动电压，以开通低导通电阻器件。该属性与由GaN制成的晶体管形成鲜明对比。此外，SiC晶体管需要-3V至-5V的负电压才能切换到关断状态。其次，由于GaN的开关速度高于SiC，因此主要用作频率高达千兆赫的无线RF电子设备中的功率放大器。

尽管如此，这两种WBG晶体管通常被制造商采用，可以代替Si用于：

横向双扩散金属氧化物场效应晶体管（LDMOS）

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）

超级结MOSFET

绝缘栅双极晶体管（IGBT）

由于其中一些优点使GaN与众不同，接下来的部分将讨论最新的GaN晶体管，这些晶体管是为了在高功率和高频率电子应用中实现更高的效率而制造的。

意法半导体的VIPERGAN50高压转换器

我们将深入探讨的第一个产品来自意法半导体。最近，它推出了基于GaN晶体管的电源转换器VIPERGAN50，为消费类和工业应用（如电源适配器，USB-PD充电器和家用电器电源）提供高效电源设计。

据称，新器件可将中功率准谐振零电压开关（ZVS）反激式转换器的设计提升至50W。该器件旨在最大限度地提高所有电路和负载条件下的效率，具有多工作模式，例如：

准谐振模式

负载波动变频模式

频率折返模式

爆发模式

由于其强大的功能，包括电流检测和保护电路，如输出过压保护、掉电和上电保护以及输入过压保护，该器件的制造可确保工作过程中的安全性和可靠性。

VIPERGAN50产品的特写视图。（图片来源：意法半导体）

该转换器采用5mmx6mmQFN封装，符合以全球节能和净零碳排放为目标的生态设计规范。

EPC的抗辐射功率晶体管

我们将要看的第二个最新产品来自EPC（EfficientPowerConversionCorporation）。针对关键应用，同时确保航空电子和空间应用的高可靠性，EPC宣布推出其新型EPCeGaN抗辐射功率晶体管器件。

eGaN晶体管采用钝化芯片。（图片来源：EPC）

新产品利用GaNWBG材料实现高电子迁移率和低温度系数。该器件具有超高频特性，并且由于芯片的横向结构，EPC抗辐射功率晶体管器件具有超低栅极电荷。

EPC首席执行官兼联合创始人AlexLidow在评论该产品时指出，基于GaN的晶体管为设计人员提供了一种解决方案，其品质因数是同类最佳的硅抗辐射器件的20倍，同时仍保持显著更小的尺寸和更低的成本。

CambridgeGaNDevicesLtd公司推出增强型新型氮化镓基技术

本次综述的最后一个产品来自APEC会议。在此次活动中，CambridgeGaNDevicesLtd公司宣布了其增强氮化镓（ICeGaN）集成电路技术，以改进基于GaN的功率晶体管的栅极表现。

这项新技术基于增强的GaN高电子迁移率晶体管，具有超低比导通电阻和极低电容。ICeGaN产品具有约2.5V的高阈值电压，可抑制dV/dt相关的杂散导通事件，使其可安全工作。

ICeGaN技术晶体管的特写视图。（图片来源：CambridgeGaNDevicesLtd）

此外，工程师可以在半桥LLC设计中采用ICeGaN技术，因为它使设计人员能够推高开关频率并提高密度，从而降低复杂而漫长的开发周期的成本。ICeGaN器件的一个例子是CGD65AS2。作为ICeGaN器件，它利用GaN独特的材料特性，为各种电子应用提供高电流、高击穿电压和高开关频率。

它还具有集成的电流检测功能，使设计人员能够在其设计中省去外部电流检测电阻器，从而改善热性能。

总而言之，在看到这些新器件之后，希望能够继续发现更多的GaN功率器件。