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Si / SiC / GaN 開關器件技術比較與優勢
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Posted by
Romeo
on Nov. 26, 2024
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技術概述
以下是氮化鎵 (GaN) 與其他技術開關的比較：
矽 (Si) 和超級結金氧半場效電晶體 (Superjunction MOSFETs): 成熟技術，適用於中等功率範圍 (10-20 kW)，切換頻率較低 (數百 kHz)。
絕緣閘雙極電晶體 (IGBT): 適用於高電壓和高功率應用 (數十 kW 至 MW 級)，切換頻率受限 (約 10-20 kHz)。
碳化矽 (SiC): 高功率應用 (數百 kW)，切換頻率高於 IGBT (約數百 kHz)。
氮化鎵 (GaN): 中等功率範圍 (數十 kW)，切換頻率可達 MHz 級，遠高於 Si 和 SiC。
氮化鎵 (GaN) 的優勢
閘極電荷 (Qg) 更低: 1 nQ，相較於矽元件的 4 nQ。
輸出電容 (Coss) 更低: 約 5 nQ，相較於矽元件的 25 nQ。
導通電阻 (RDS(on)) 更低: 每平方公分約 5 mohm，相較於矽元件的 10 mohm。
無反向恢復損耗: 由於 GaN 無 PN 接面，因此無任何反向恢復損耗。
高切換頻率的優勢
降低功率損耗，提高效率。
縮小被動元件尺寸，降低成本。例如，1 kW 隔離式 DC-DC 設計中，從 100 kHz 的 Si 升級到 1 MHz 的 GaN 後，磁性元件的尺寸和成本大幅降低。
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