提到氮化鎵功率管，電源工程師們都知道它的速度快，頻帶高，但還是會(huì)覺得有些陌生。其實(shí)氮化鎵工藝早就在LED和射頻晶體管領(lǐng)域得到了多年的應(yīng)用。

氮化鎵是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料（WBG），與硅等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料相比，它能夠讓器件在更高的飽和電子遷移率、頻率和電壓下運(yùn)行。氮化鎵和硅的截面圖，硅是垂直型的結(jié)構(gòu)，氮化鎵是平面型的結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上有本質(zhì)的不同。硅的帶隙是1.1電子伏特，氮化鎵是3.4電子伏特。氮化鎵已經(jīng)在60年代應(yīng)用于LED產(chǎn)品中，只是在電源類產(chǎn)品中在近幾年被慢慢市場(chǎng)開始接受。

英飛凌是目前唯一覆蓋普通硅、碳化硅、氮化鎵三種工藝的功率管的公司。提到英飛凌，大家都知道他的CoolMOS? Mosfet。筆者最近拿到了英飛凌推出的CoolGaN? 產(chǎn)品——IGO60R070，下面分享給大家。

CoolGaN?能工作在更高的頻率下，那么，在高頻下的應(yīng)用該如何設(shè)計(jì)呢？CoolGaN?該如何驅(qū)動(dòng)比較合適呢？

下面我們先來對(duì)比一下基于普通硅工藝、碳化硅、氮化鎵3種工藝的功率管的驅(qū)動(dòng)特性：

上圖測(cè)試的是英飛凌的一款CoolMOS?（IPW60R040C7）的IV曲線，設(shè)置Vgs在-2V至+5V下的Vds為 0-21V下的Ids曲線。

從圖中可以看出， 在Vds為15V左右時(shí)，Vgs>=4V進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài)。

再看看碳化硅工藝的功率管：

碳化硅功率管在Vds=20V、Vgs=4V時(shí)還未能進(jìn)入完全導(dǎo)通的狀態(tài)，但在Vds=2V左右時(shí)，Vgs=4.5V就進(jìn)入完全導(dǎo)通的狀態(tài)了。

再看看氮化鎵工藝的CoolGaN? IGO60R070D1:

從圖中可以看出，在Vgs從-2V到+5V整個(gè)范圍內(nèi)，CoolGaN? IGO60R070D1均未完全導(dǎo)通，即使在VDS=21V、Vgs=5V時(shí)，Ids也不到300uA.

這是為什么呢？

作為電源工程師，大家都知道Mosfet和Sicfet的規(guī)格書都會(huì)提供類似的IV曲線，先來看看現(xiàn)在測(cè)試的這顆英飛凌的IPW60R040C7 Mosfet的規(guī)格書:IPW60R040C7

IPW60R040C7的規(guī)格書中明確的給出了不同Vgs電壓下的IV曲線，不同的是原廠采用的是更大電流的儀表來進(jìn)行測(cè)量的。

我們?cè)賮砜匆幌逻@款CoolGaN? IGO60R070D1的規(guī)格書：IGT60R070D1

然而規(guī)格書中并未給出不同Vgs電壓下的IV曲線，但是給出了不同Igs電流下的IV曲線：

我們知道Mosfet和Sicfet都屬于電壓型控制功率器件，那么，CoolGaN?是屬于電流型控制器件嗎？

我們先看看IGO60R070D1規(guī)格書中給出的電流條件：

接下來測(cè)試一下不同Igs下IGO60R070D1的IV曲線：

規(guī)格書給出的驅(qū)動(dòng)所需要的最大平均電流是20mA,設(shè)置Vgs電壓限制為5V，測(cè)試Igs電流從0.1mA到15mA的IV曲線如上圖。

從圖中可以看出，Igs和Ids的線性關(guān)系還是比較好的，在Igs=14mA、Vds>15V進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài)，在Igs=15mA、Vds>11V進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài)。

好吧，這能說明CoolGaN?是電流型控制器件嗎？