原创 市场常见GaN HEMT应用浅析

      南京芯干线科技有限公司作为国内第三代半导体的翘楚之一，深得第三代半导体应用的精髓，现根据行业发展进展进行汇总，希望大家一起扔板砖批判。

1、  GaN 结构分类

D-MODE （耗尽型，常开型，需要级联低压MOS管以实现常关功能）

E-MODE  (增强型，常关型，无需级联)

2、  GaN驱动电路设计

（1）E-MODE + 内置驱动 Navitas等

优势：将驱动电路单片集成到GaN基材上，集成度高，封装简单，成本适中，电路设计简单。

（2）E-MODE + 外置驱动 X-IPM (芯干线)、 GaN Systems、英诺赛科等

优势：本体平均功耗低，外围电路设计灵活，成本低。

（3）D-MODE + 级联低压硅MOS：不需要专门驱动电路 Transform、GaNext等

优势：可以直接替代现有的SI MOS，不需要更换驱动电路。

（4）共封装设计PI等

优势：集成化高、效率高，小功率优势最大。

3、  GaN常见应用设计

（1）      PD电源；（2）      适配器；（3）      汽车电源；（4）      E-BIKE充电器；（5）      工业电源

4、  GaN HEMT 发展趋势

（1）      高频化发展

目前GaN主要应用在PD电源行业，应用的技术参数主要集中在100mR—300mR之间，其开关频率主要集中在250K以内（这个开关频率超级硅同样可以实现，并且ST和国产东微的超级硅已经量产应用）的范围内，在这个参数范围内，GaN的优势并没有被完全发挥出来（与硅相必并没有太高的性价比优势），目前只是展现了部分性能优势，随着未来磁材料的发展，GaN的频率逐渐朝着MHz方向发展，这样才能真正实现开关电源的小型化设计。

（2）      集成模块化发展

     GaN HEMT具有高频开关频率的优良特性，同时又具有同等Rdson情况下相对于SI比较小的芯片面积，从而使得GaN HEMT很难应用于较大功率的开关电源中，制约了GaN的应用推广。这就需要更先进的封装技术和更先进的导热材料的应用的发展，从而推动GaN HEMT管的广泛应用。

（3）      更新储能器件的应用发展

     GaN HEMT 最优的应用方向为250K以上的高频小电源，也就是小体积便携电源，这样可以拥有更高的效率、更小的体积、更小的纹波系数以及更大的功率密度。开关频率的提高要求我们的磁性器件的磁阻提出了更高的要求，对我们的电容的ESR提出了更高的要求，推动了电力电子整体的发展。

5、  结束语

第三代功率半导体已经到来，别管你是喜欢还是厌恶，不管你是应用还是不用，都抵挡不住科技发展的脚步，未来的电源产品体积更小、功率密度更高、效率更高的趋势已经开启，我们必须对我们的技术、周围的辅助期间进行革命性的技术革新，进而推动整个行业的发展。