增强型GaN器件的特性

1. 转移特性与输出特性

  与传统的Si MOSFET相同,增强型GaN器件也具有栅极源极漏极三个电极,属于电压型控制器件。通过在栅极-源极之间施加正电压,使增强型GaN器件的漏极与源极之间感生出高浓度和高电子迁移率的二维电子气沟道,从而实现器件导通。图1给出GaN System公司的增强型GaN器件GS61004B的转移特性与输出特性曲线,均来自官网的数据手册。增强型GaN器件的特性

图 1 增强型GaN器件的特性曲线

  可以看出,增强型GaN器件的正向导通特性与传统Si MOSFET并没有本质上的区别

2. 反向导通特性

  增强型GaN器件不含有寄生的体二极管,因此并不存在反向恢复引起的问题。
  传统Si MOSFET利用体二极管实现反向导通,而增强型GaN 器件实现反向导通的机制有所不同。由于增强型GaN器件构造的对称性,除了能在栅极-源极之间施加正向电压之外,也能在栅极-漏极之间施加正向电压使其导通。假设器件关断时,驱动电路保持栅极驱动电压UGS=0。当反向电流通过增强型GaN器件时,反向电流首先给输出电容充电,使源-漏极电压USD建立并逐渐升高。由于UGS=0,UGD=USD。当源-漏极电压USD升高至开启阈值电压Vth时,增强型GaN器件开始反向导通。
  当增强型GaN器件反向导通后,其反向导通压降USD随着反向电流的增大而增加,此时表现为电阻特性
增强型GaN器件的特性

图2 增强型GaN器件的反向导通特性

  图 2来自增强型GaN器件GS61004B的数据手册,可以看出增强型GaN器件的反向导通压降比起传统Si MOSFET的要大得多。当使用增强型GaN器件作为同步整流管时,如此大的反向导通压降会导致死区损耗大幅增加,同时还会带来其他问题。