氮化鎵功率器件的特性及其應(yīng)用的研究.pdf

1、受制于硅材料的特性和器件的封裝技術(shù)，硅功率器件的動靜態(tài)性能進一步優(yōu)化的空間有限，難以滿足未來開關(guān)電源高效率和高功率密度的需求。因此需要高頻性能表現(xiàn)更加優(yōu)異的新型器件。
　　在寬禁帶半導(dǎo)體中，氮化鎵功率器件是典型代表。其相比于硅材料的功率器件具有更低的導(dǎo)通電阻，更小的開關(guān)損耗，可以使用更小的散熱片和更簡單的熱管理。氮化鎵能夠提供較低的柵極電荷，開關(guān)速度快、寄生參數(shù)小、電氣參數(shù)優(yōu)越，有望替代硅功率半導(dǎo)體器件。近幾年多家半導(dǎo)體廠商相繼推

2、出了氮化鎵功率器件，但目前所能參考的數(shù)據(jù)資料有限，所以有必要對氮化鎵功率器件展開進一步的研究工作。
　　本文介紹了氮化鎵功率器件的國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀，分析了其性能優(yōu)勢和不足。以氮化鎵系統(tǒng)公司的單體增強型氮化鎵功率器件為主要研究對象，對其動靜態(tài)特性和硅功率器件進行了詳細對比分析，并搭建雙脈沖測試的仿真模型和實驗電路，分析測試結(jié)果，進一步總結(jié)驗證了氮化鎵功率器件優(yōu)越的高頻開關(guān)特性。
　　針對單體增強型氮化鎵功率器件的開關(guān)特性，

3、提出了在其電路仿真模型時應(yīng)考慮寄生參數(shù)的問題，以及寄生參數(shù)所引起的開通關(guān)斷時刻的尖峰和振鈴現(xiàn)象可減緩的方法和策略。本文設(shè)計了獨立拉灌輸出的高頻驅(qū)動電路，并進行了開關(guān)特性的仿真和實驗對比，以及高頻下的負載實驗和優(yōu)化處理。
　　本文選取了BOOST變換器作為單體增強型氮化鎵功率器件應(yīng)用特性的研究拓撲，根據(jù)實際需要，進行了基于氮化鎵功率器件的BOOST變換器的參數(shù)設(shè)計，進行了適合高頻工作的控制電路、驅(qū)動電路以及輔助電源部分的電路設(shè)計。通