GaN 和 SiC 器件相似和差异_技术

几十年来，硅一直主导着晶体管世界，但这种情况正在逐渐发生变化。已经开发出由两种或三种材料制成的化合物半导体，并具有独特的优势和卓越的特性。例如，化合物半导体为我们提供了 LED：一种是由砷化镓 (GaAs) 和砷化镓和磷 (GaAsP) 的混合物组成；其他人使用铟和磷。

虽然化合物半导体更难制造且更昂贵，但与硅相比，它们具有显着的优势。汽车电气系统和电动汽车 (EV) 等新的、要求更高的应用的设计人员发现，化合物半导体更能满足其严格的规范。

作为解决方案出现的两种化合物半导体器件是氮化镓和碳化硅功率晶体管。这些器件与寿命长的硅功率 LDMOS MOSFET 和超级结 MOSFET 竞争。GaN 和 SiC 器件在某些方面相似，但有显着差异。本文将两者进行比较并提供信息以帮助您为下一个设计做出决定。

图 1：流行的高压、大电流晶体管和其他设备以及主要应用的功率能力与开关频率的关系

宽带隙半导体

化合物半导体被称为宽带隙器件。在不诉诸晶格结构、能级和其他令人麻木的半导体物理学的情况下，我们只想说 WBG 的定义试图描述电流（电子）如何在化合物半导体中流动。

WBG 化合物半导体具有高电子迁移率和更高的带隙能量，转化为优于硅的特性。由 WBG 化合物半导体制成的晶体管具有更高的击穿电压和更大的高温耐受性。对于高压和高功率应用，这些器件优于硅等效器件。

图 2：双芯片双 FET 共源共栅电路将 GaN 晶体管转换为常态“关断”器件，实现高功率开关电路中标准的增强型 *** 作模式。

WBG 晶体管的开关速度也更快，并且可以在比硅更高的频率下运行。较低的导通电阻意味着它们消耗的功率较少，从而提高效率。这种独特的特性组合使这些器件对汽车应用中使用的一些最苛刻的电路具有吸引力，尤其是混合动力电动汽车 (HEV) 和 EV。

GaN 和 SiC 晶体管正变得越来越容易用于解决汽车电子设备的挑战。GaN 和 SiC 器件的关键要点是以下优势：

氮化镓晶体管

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GaN 和 SiC 器件相似和差异