新型电力电子器件氮化镓（GaN） |
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新型电力电子器件氮化镓（GaN）
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1.电力电子器件 在开关电源中，电力电子器件是完成电能转换以及主电路拓扑中最关键的元器件。为降低器件的功率损耗，提高效率，电力电子器件通常工作在开关状态，所以也称为开关器件。 电力电子器件的种类如下所示：  随着半导体材料和技术的发展，不断有新型电力电子器件推出，如碳化硅，氮化镓，包括开关电源在内的各种电力电子装置的体积，效率等性能指标也在不断提高。 氮化镓是一种基于宽禁带半导体材料的电力电子器件。2.基于宽禁带半导体材料的电力电子器件到目前为止，硅材料一直是一直是电力电子器件所采用的主要半导体器件。随着研究的不断深入，硅材料的各方面性能已随其结构设计和制造工艺的逐步完善而趋于一个由材料特性决定的理论极限，所以，开始有更多的目光转向了基于宽禁带半导体材料的电力电子器件。 下图是几种半导体材料特性比较： 物理量SiSiCGaN带隙1.123.263.39临界场强0.232.23.3电子迁移率14009501500相对介电常数11.89.79热导率1.54.91.3宽禁带半导体材料 vs 硅器件 宽禁带半导体材料有着更高得多的临界雪崩击穿场强，较高的热导率。➡️基于宽禁带半导体材料的电力电子器件具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力，低得多的通态电阻，更好的导热性能和热稳定性，更强的耐受高温和射线辐射的能力。 由于宽禁带电力电子材料优异的性能，使其近几年在高性能，高功率，高密度电力电子设备中得到了快速的推广，发展的主要问题在于材料的提炼和制造以及半导体制造工艺的困难，导致价格一直居高不下。 3.氮化镓场效应晶体管氮化镓晶体顶部生长有一薄层AlGaN, 在GaN和AlGaN的界面会产生二维电子气，该二维电子气在漏源极施加电压时可以有效地传导电子，具有很高的电子迁移率和导电性，这是GaN器件能够具有优越性能的基础之一。 GaN器件又被称为高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor, HEMT）GaN器件基本结构如下图所示： [1]  参考^氮化镓结构 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1OTExNzkzNw==&mid=2650460314&idx=1&sn=b78f12b2e51e6c6f229b80bfc5926681&chksm=f273b684c5043f920048bd0de9dc67f9d6df830f375c9cee1cd76e5887829bbe802db9ac9cbf&scene=27
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