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01 研究背景 在超宽带隙半导体领域，研究者们正致力于开发具有超高增益的深紫外（ DUV）光电探测器，以期达到与光电倍增管（PMT）相媲美的性能。这些探测器对于200-280纳米波长范围内的日盲检测和通信至关重要，因为它们能够提供高灵敏度、高速度、高光谱选择性、高信噪比和高稳定性。然而，现有的基于超宽带隙半导体的探测器，如AlGaN和Ga2O3，面临着高工作电压、高晶格缺陷密度、相偏析问题以及对磁场敏感性等挑战，限制了它们在性能上的进一步发展。 金刚石作为一种具有超宽带隙、高热导率、化学惰性、高绝缘性和辐射抗性的材料，被认为是制造DUV光电探测器的理想候选材料。金刚石基光电探测器的发展已经取得了一定的进展，但灵敏度和整体性能仍需进一步提升，以满足实际应用的需求。研究者们正在探索通过表面状态和深层缺陷的协同效应，实现在低电压下工作的超高增益DUV光电探测器，以期解决单片集成的挑战，并推动与集成电路兼容的DUV探测器技术的发展。 02 研究进展 日本国立材料研究所廖梅勇团队证明了利用Ib型单晶金刚石（SCD）衬底表面态和深层缺陷的协同效应，可以实现低工作电压（<5 V）的超高增益DUV光电探测器（PD） 。 金刚石DUV- PD的整体光响应，如灵敏度、暗电流、光谱选择性和响应速度，可以通过SCD衬底表面的氢或氧终止来简单地定制。在220 nm光下，DUV响应率和外量子效率分别超过2.5 × 104A/W和1.4 × 107%，与PMT相当。DUV/可见光抑制比（R220 nm/R400 nm）高达6.7 × 105。深氮缺陷耗尽二维空穴气体提供了低暗电流，在DUV照射下电离氮的填充产生了巨大的光电流。表面态和本体深度缺陷的协同效应为开发与集成电路兼容的DUV探测器开辟了道路。 03 图文简介 图1 能带图和表面电导率。 图2 光电探测器在暗光和DUV光下的I-V特性。 图3 光响应特性与氧化时间的关系。 图4 光子晶体的时变光响应。 原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202420238. 说明：此文来源第三代半导体产业，部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流。发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

在现代电力电子领域，氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料正日益受到重视。与传统的硅基半导体相比，GaN具有更高的电子迁移率和击穿电压，这使得GaN器件能够在更小的尺寸下承受更高的电压并实现更快的开关速度。这些特性使得GaN非常适合用于高效率和高频率的电源转换应用，例如三相逆变器。 三相逆变器是一种将直流电（DC）转换为交流电（AC）的设备，广泛应用于机器人、伺服系统和可再生能源系统等领域。在这些应用中，电机驱动器需要精确控制电流和电压，以实现对电机速度和扭矩的精确调节。传统的硅基功率器件在高频操作时会面临较大的开关损耗和散热问题，而GaN器件则可以显著提高逆变器的效率和功率密度。 TI（德州仪器）公司推出的GaN器件，如LMG341x系列，集成了驱动器，可以实现更小的尺寸，同时不受寄生参数的影响。这意味着在设计逆变器时，可以使用更紧凑的布局，减少电路板上的寄生电感和电容，从而提高系统的可靠性和性能。 在测试过程中，该参考设计采用了80kHz的脉冲宽度调制（PWM）技术。PWM是一种将模拟信号转换为数字信号的技术，通过调整脉冲的宽度来控制输出信号的有效值。在逆变器中，PWM用于控制功率器件的开关状态，从而调节输出电压和频率。 INA241是INA240的高共模放大器的下一代产品，它具有更好的失调电压和共模抑制比（CMRR）。失调电压是指放大器输入端无差分信号时的输出电压，而CMRR是衡量放大器对共模干扰信号抑制能力的指标。这两个参数对于电流检测性能至关重要，因为它们直接影响到测量的准确性和稳定性。 INA241还具有“增强型PWM抑制”功能，这可以帮助减少由于PWM切换引起的噪声和干扰。在电机驱动器中，精确的电流检测对于实现高性能的控制算法至关重要。因此，INA241的这一功能可以显著提高逆变器的电流检测性能，从而提高整个电机控制系统的性能。 综上所述，基于GaN的48V/15A三相逆变器参考设计利用了GaN器件的高电子迁移率和高击穿电压特性，以及TI GaN器件的集成驱动器优势，实现了更小的尺寸和更高的效率。同时，通过使用具有改进失调电压、CMRR和增强型PWM抑制功能的INA241高共模放大器，该设计能够提供更精确的电流检测，这对于高性能电机驱动器来说是至关重要的。随着GaN技术的不断发展和应用范围的扩大，我们可以预见，未来将会有更多高效、紧凑的电力电子设备出现在机器人、伺服系统和其他工业应用中。

介绍了我的出身，介绍一下我的主要能力所在。在介绍我的能力之前，我们先来聊聊其他同门家族的朋友的主要能力吧。 Transform: 一个 GaN JEFT 和 MOS 管共封在一起的大力士兄弟，是行业内独树一帜的CASCODE结构，不但具有比一般 MOS 更高开关频率的特性，同时还可以比其他同类家族具有更高的功率带载能力，向上最大可以做到几千瓦功率。 Navitas: 一个全 GaN 的半导体器件，可以大大的简化驱动电路的设计。我们 GaN 类中的贵族大家庭，已经名冠全球，目前已经参与到了各大家族中的电源设备中，在消费类电子行业最是术业有专攻。 GaNsystem: 一个在技术上与我芯干线是同一主线的品牌。属于单 GaN HEMT 。依靠完美的性能、优秀的出身，据说已经开始了与宝马的爱情之旅。 XGaN ： XGaN ，也就是芯干线，也就是我了，技术流派与 GaNsystem 十分类似，具有完美的 GaN 功率器件的性能，下可以驱动几十瓦小电源，上可以拉得动几千瓦大模块。但是为了更好的服务于我们的客户，我的技术带头人有对我们的兄弟姐妹重新进行的优化升级，使之具有了与众不同的能力，例如： （1） 首先，我是双门极驱动，我的两个双门极其功能完全相同，工程师兄弟们进行方案设计的时候，可以根据需要驱动任何一个门级即可，大大的增加了驱动电路设计的灵活性。这也是我与其他 GaN 产品最大的不同之一。 （2） 其次，我的 Vgs 开启电压最小是 0.9 ，最大是 1.3 ，其 98% 以上的器件 Vgs 是 1.1 。阈值的离散性小，大大的简化了驱动电路设计，提高了 GaN 的可靠性。 （3） 再者，阈值电压随温升变化范围很小，从 25 ° C 到 125 ° C 的温升变化时只有 5% 左右。尤其适合应用在并联条件下，解决了 GaN 在大功率应用时的并联应用必须。 （4） 最后，除了以上三点优良品质，我还具有吃得少（成本低），干的多（内阻小、带载功率大）的优良品质。是 GaN 行业内不可多得的悍将！ 同样的，我们也在不断的进修学习中，我二哥今年年底就进修完成好了，具有了更大的能力和更小的损耗以及更强的散热能力，期待他的出现可以对我们家族的综合实力添砖加瓦。看到这里是不是对我们一家的主要能力有了初步的了解和简单的认识。 了解了我的兄弟姐妹的基本能力，那么我是怎么在电路中工作的呢，在后续的文章中我再详细描绘。 我出生在江南水乡的富饶之地，不但具有风吹草低见牛羊的力大无穷（目前最大可以做到2KW），同时也具备 杏花春雨润万物 的温润优雅（几十瓦也可以）。只需要一个机遇，给我一个支点，我就可以撬动地球（未来预期最大可以做到几十千瓦）。

如果想要说明白这三种 MOS 器件的用途区别，首先要做的是搞清楚这三种功率器件的特性。然后再根据材料特性分析具体应用。 从材料分类来讲： (1) 第一代半导体材料主要是指硅（ Si ）、锗元素（ Ge ）半导体材料。 (2) 第二代半导体材料主要是指化合物半导体 材料， （例如 InP, GaAs 等应用在射频领域） (3) 第三代半导体材料主要以碳化硅（ SiC ）、氮化镓（ GaN ）、氧化锌（ ZnO ）、氮化铝（ AlN ）等化合物材料为代表的宽禁带半导体材料。 从工作特性来讲： （ 1 ） SI MOS 适合在 1KV 150KHz 的开关频率下工作，超级 SI 适合在 300KHz 以内的开关频率下工作。 SI IGBT 适合在 650V--4KV ， 100KHz 以内的开关频率下工作，超级 SI 适合在 1KV 以内、 300KHz 以内， 135 °以内的开关频率下工作。未来的方向超级硅 MOS 器件会逐渐的替代传统硅 MOS 。 （ 2 ） SiC 适合工作在 1KV 以上， 300KHz 以内， 175 °以内的条件下，适合大功率电源设计。一般替代 IGBT 器件。 （ 3 ） GaN 适合工作在 1KV 以内， 2MHz 以内， 150 °以内的条件下，适合应用在几千瓦以内的电源设计，一般用来替代 200m R 以上， 300K 以上工作条件下的 SI-MOS 。 从半导体功率器件替代发展方向来讲： （ 1 ）超级硅会逐渐替代 650V 以内、 200mR 以上内阻的部分 SI MOS 器件。多 为 150W 以内的小型高功率密度电源。 （ 2 ） SIC MOS 主要替代 IGBT 单管。多用在 6KW 以上的高功率密度电源。 （ 3 ） GaN 主要替代 1KV 以内的功率 MOS 或者 IGBT 单管，实现高频化、高功率密度的小体积电源设计。多用在 6KW 以内的高功率密度电源。 从应用方向来讲，电源产品应用了第三代功率半导体之后，高频化、小型化、高效化在电源行业逐渐变的可能。 Si 和化合物半导体是两种互补的材料，化合物的某些性能优点弥补了 Si 晶体的缺点，而 Si 晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势，且两者在应用领域都有一定的局限性，因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容，取各自的优点，从而生产出符合更高要求的产品，如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、三代是一种长期共同的状态。

四十天的时间，断断续续的写下来，回顾自己走过的路，感慨蛮多。 四十天，回忆了自己走出校园的十几年。从一个懵懵懂懂的职场小白，慢慢培养成了一个电子元器件市场上的老油条，感慨良多。 十分感谢毕业后一直带领我做研发的艾默生、山特、台达体系的技术大咖，让我认识了自己的不足，同时也弥补了自己在电力电子技术上的缺陷。 自从决定转型到市场上来，非常感谢我的老院士导师带着我认识了西交大、华中科大、西电、浙大、上海交大和清华大学的多位电力电子教授大咖，深深的领悟了电力电子之美，并借此接触了一大票电力电子博士资源。让我销售之路走的更轻松。 自从步入销售行业以来，非常感谢台达、全汉、艾默生、山特（伊顿）等电力电子企业的多位技术大咖的指引，让我一路走来倍感精彩。 思想永远浮在空中，行动永远脚踏实地。面对不确定的未来，我们必须一步一个脚印的稳稳的走好人生的每一步。同时我们也必须不断的充实自己，提高自己，为自己的亲朋好友以及客户朋友不断提升自己的价值，使之更融洽的进行技术与心灵的沟通交流。 未来的路刚刚开启，未来的路还很长，希望我们每一个人都越来越好。 加油！为了明天，为了未来的每一天。