繼硅和碳化硅之后，氮化鎵(GaN)是公認的下一代半導(dǎo)體工藝技術(shù)；與硅相比，氮化鎵具有許多的基礎(chǔ)優(yōu)勢特性。例如在開關(guān)應(yīng)用，氮化鎵元器件具有較高的臨界電場，使其對于具有出色的特定導(dǎo)通電阻和較小電容的功率半導(dǎo)體器件非常有吸引力，因此GaN HEMT非常適合高速開關(guān)。
英飛凌CoolGaNTM技術(shù)旨在充分利用GaN的優(yōu)勢，其中400V和600V CoolGaNTM e-mode HEMT產(chǎn)品適用于消費和工業(yè)應(yīng)用，如服務(wù)器、電信設(shè)施、無線充電、適配器和充電器等，且遠遠超出當(dāng)前標準。例如，英飛凌400V和600V CoolGaNTM HEMT專注于高性能和可靠性，正為各種應(yīng)用及系統(tǒng)附加重要價值。
1）GaN晶體管工作原理
英飛凌CoolGaNTM采用p-GaN柵極結(jié)構(gòu)，與具有增強型柵極驅(qū)動偏壓的傳統(tǒng)硅MOSFET類似。 當(dāng)柵極施加正向電壓時，電子被累積并在漏極和源極之間的橫向二維電子氣(2DEG)層中形成低電阻溝道。
有別于傳統(tǒng)硅MOSFET體二極管，GaN器件的反向電流其實是開關(guān)狀態(tài)之一。開關(guān)噪聲的主要來源，則來自于消除該方向恢復(fù)電荷時產(chǎn)生。
2）GaN晶體管優(yōu)勢
CoolGaNTM晶體管是市場上具有最佳性能的功率器件。 它們采用最可靠的GaN技術(shù)制造，專為開關(guān)電源中的最高效率和功率密度而量身定制。
英飛凌的400V和600V CoolGaNTM e-mode HEMT可讓使用者實現(xiàn)98％以上的系統(tǒng)效率(OMG)，并幫助客戶使其終端產(chǎn)品更小更輕。600V CoolGaNTM晶體管的FOM(Rdson x Coss 與 Rdson x Ciss)非常小、令人印象深刻，客戶可以運用此特性轉(zhuǎn)化為有價值的應(yīng)用優(yōu)勢。
3）GaN高質(zhì)量保證
GaN開關(guān)的規(guī)格認證需要專門的方法，遠遠超出現(xiàn)有的硅標準：英飛凌全面提升GaN器件的質(zhì)量，使GaN器件跟現(xiàn)有英飛凌硅器件同樣可靠，GaN測試條件遠遠超出應(yīng)用標準，確保提供長期質(zhì)量和可靠性。
4）GaN產(chǎn)品&應(yīng)用舉例
所以集此三大優(yōu)勢打造的氮化鎵產(chǎn)品案例——英飛凌 600V CoolGaNTM產(chǎn)品系列是基于GaN量身定制的規(guī)范工藝基礎(chǔ)上實現(xiàn)，并采用高性能SMD封裝以充分發(fā)揮GaN的優(yōu)勢。
主要優(yōu)勢：
①極高的SMPS功率轉(zhuǎn)換效率；
②功率密度可提升3倍；
③SMD封裝確保了GaN的開關(guān)能力得以完全發(fā)揮；
④易于與驅(qū)動IC產(chǎn)品組合使用等……
更厲害的是，600V CoolGaNTM產(chǎn)品可支持采用簡單的PFC半橋圖騰拓撲(包括棄用有損輸入橋式整流器)。在方案設(shè)計者可以在兩種不同的結(jié)果中進行選擇：一種是效率略微提升但BOM成本顯著下降，另一種則是效率大幅度提升(>99%)但BOM成本有所增加，如下圖所示。
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