Gallium Nitride (GaN)

CoolGaN™ - 新的电源标杆

当今对高性能和低成本功率转换产品的需求由消费者对更长的电池寿命、更快的手机充电速度、电动汽车 (EVs) 发展或电动工具的期望所影响。消费者希望以更低的成本从超大规模数据中心、电信通信服务器群和即将融入到我们日常生活环境中的 5G 通信塔的庞大网络中获得更快的数据通信以及强大的人工智能 (AI) 功能。

实现高性能以及降低这些应用的前期和运营成本的核心是先进的功率电子器件,通过多级方式处理公用电源电压,最终以高效和低成本的方式为我们的器件供电。多年来,这一进步得益于不断的创新,从而开发出一系列高低压硅功率晶体管,这些产品更新迭代,持续改进,令我们惊喜不已。

然而,虽然以往功率半导体一直使用硅衬底,但硅半导体在涉及高电压时其性能有限。因此,其他材料如氮化镓 (GaN) 正越来越多地被用来代替硅材料。氮化镓技术公司已经开发出创新的氮化镓 (GaN) 技术,可以提供更高的开关频率,同时将损耗保持在非常低的水平。半导体制造商在氮化镓技术方面的这些发展提供了更长的电池寿命和更快的手机充电速度电动汽车 (EVs) 、及 电动工具,以及更快的数据通信能力。

英飞凌的创新型 GaN 电源技术包括 600V CoolGaN GIT HEMT 技术。HEMT 是高电子迁移率晶体管的缩写,其原理是通过将两个结构不同的衬底放在一起形成异质结晶体管,以促进更高的电子迁移率,并能在氮化镓 HEMT 工作期间实现稳定的开关性能。

 

氮化镓 (GaN) 是一种宽禁带半导体材料,与碳化硅 (SiC) 同属一类。如果可以生长出大直径的单晶氮化镓来制作加工用的晶片,就可以用类似于今天制造碳化硅 MOSFET 的方式来制造垂直晶体管。然而,氮化镓的特性使得生长氮化镓衬底变得非常困难。相反,氮化镓芯片可以通过使用现有的、低成本的硅片作为衬底,并通过外延生长氮化镓,将其制作成横向晶体管,也就是高电子迁移率晶体管 (HEMT)。

由于 GaN HEMT 晶体管提高了功率密度,并能运行高速开关,因此它们是需要快速导通和关断速度的半导体器件的理想之选,同时能够实现更高的效率和可靠性。

氮化镓半导体适用于各种应用的电源和转换。例如,英飞凌的氮化镓技术解决方案为电信基础设施的发展提供了基准效率和最大的功率密度。此外,使用英飞凌的氮化镓晶体管进行高效的功率转换,可以降低运营成本,因为氮化镓电源的占用空间更小,同时还能提供最佳的解决方案稳健性。

和英飞凌的所有功率晶体管一样,氮化镓功率晶体管 CoolGaN™ 系列也获得了广泛的单双通道、隔离和非隔离 EiceDRIVER™ 栅极驱动器 IC 的支持。

英飞凌的 GaN EiceDRIVER™ IC,旨在实现高压 CoolGaN™ 氮化镓晶体管设计的最高性能,而且易于使用,因此缩短了上市时间。该系列的栅极驱动器IC 推荐用于高功率和硬开关应用(如图腾柱 PFC)。标准的栅极驱动器 IC (2EDF7275K、 2EDF7275F、 1EDB7275F、 1EDN7550B) 也可以与 CoolGaN™ 氮化镓晶体管一起使用,作为软开关应用(如 LLC)的一个紧凑且经济高效的解决方案。  

通过结合业界最可靠的氮化镓和驱动器技术,英飞凌的 CoolGaN 集成式功率级 (IPS)  600V 是市面上所有 GaN HEMT 中最可靠和高性能的解决方案之一。 此外,英飞凌为 600V CoolGaN 功率半导体提供全系列的栅极驱动解决方案 。

有许多技术实现了氮化镓的应用,如电信通信/数据通信、 服务器开关电源、和无线充电。氮化镓电子器件极其高效和紧凑的设计为高质量、高能效和易用性设立了新标杆。  

通过在硅衬底上制造用于开关应用的氮化镓功率晶体管,英飞凌为硅基氮化镓功率技术器件和应用提供了高度可靠和高效的解决方案。

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英飞凌的 CoolGaN™ 解决方案是将您的器件提升到更高水平的不二之选。CoolGaN™ 出色的可靠性、高性能和稳健性为众多应用中的各种系统增添了重要价值,如服务器、超大规模数据中心、通信、无线充电、适配器和充电器、开关电源和音频产品。为了使 CoolGaN™ 开关更易于使用、便于设计,我们可提供专用的 GaN EiceDRIVER™ IC。

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氮化镓驱动解决方案

本文 讨论了各种驱动解决方案,从标准的 RC 耦合驱动器到采用专用栅极驱动器 IC 的新型差分驱动概念。在半桥拓扑结构中,结合隔离和非隔离驱动器的混合配置可能是一个令人兴奋的替代方案。实际应用案例和电路原理图是对本文的补充。

关于如何驱动氮化镓的更多信息, 请点击这里

视频资料

在过去的几年中,氮化镓被认为是一种可以在各种应用中取代硅的材料。但对于工业应用来说,是否也是如此呢?让我们来仔细看看。

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Video CoolGaN™ - the new power paradigm

CoolGaN™ - 新的电源标杆。终极效率和可靠性。这就是英飞凌的氮化镓 CoolGaN™ 增强模式 HEMT 所能为您提供的。

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Image A new era in power electronics with Infineon's CoolGaN™

功率半导体和系统工程高级负责人 Gerald Deboy 博士介绍了 CoolGaN™ 的情况

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video image Infineon’s GaN solution – easier to use GaN than ever before

Thomas Schafbauer(ACDC 业务线副总裁)在 2018 年电子展展会上介绍了 CoolGaN™ 的广泛市场发布。

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培训

Infineon picture eLearning CoolGaN - GaN HEMTts - Why are they used where and when

CoolGaN™ - 氮化镓晶体管是市面上性能最好的功率器件。深入了解这项技术。

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在本培训中,我们将向你展示英飞凌的 CoolGaN™ - GaN HEMT 方法。

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