氮化鎵（GaN）：電力電子器件的未來

意法半導體通過碳化矽（SiC）MOSFET和SiC二極體的研發和應用在寬頻隙（WBG）功率半導體材料領域積累了豐富的經驗；現在正全力研發在矽基的氮化鎵，力求在智慧功率集成方面更進一步。

氮化鎵材料非常高的電子遷移率使得器件具有非常低的導通電阻和非常高的開關頻率，這是下一代電力電子系統設計的關鍵優勢，尤其適合電動汽車和可再生能源的應用。

因此，基於GaN的高電子遷移率電晶體（HEMT）可以在涉及高頻開關和低通態電阻的電路拓撲中顯著提高效率和功率密度。在電壓和功率更低的應用領域（涉及明顯較高的開關頻率），這樣的優勢尤為明顯。

意法半導體的GaN產品適用于各種各樣的應用，如電源和適配器（PC、可擕式電子產品、插座式USB充電器、無線充電器等）、功率因數校正（PFC），以及DC/DC 變換器。在汽車領域，GaN器件非常適合高效電動汽車車載充電器和輕度混合動力DC-DC 變換器 。意法半導體的GaN技術還非常適合STi²GaN 等一體化解決方案

新的封裝概念（如嵌入式2SPAK和PowerFLAT封裝）也是GaN開發的重要組成部分，因其有助於通過具有超低內部寄生電感的封裝來管理非常高的開關頻率。

GaN功率器件的優勢

GaN HEMT的優異性能説明設計人員實現更高的能量轉換效率和更小的外形尺寸，從而推動功率密度達到全新高度。

性能

• 低導通電阻（RDS(ON)），得益於二維電子氣體（2DEG）的高電子遷移率
• 高擊穿電壓，與寬頻隙（3.4 eV）和高臨界電場有關
• 低寄生電容
• 低柵極電荷

優點

• 導通電阻低於傳統矽器件，能實現更高的工作頻率
• GaN雙向開關二極體在某些電路拓撲（如OBC）中具有優勢
• 相容CMOS的橫向器件適用于單片集成控制電路