希望昨晚举行的2015 APEC(国际电力电子应用会议暨展览会)座谈会能够最终将此话题确定下来。虽然参加的人很多,但似乎也过于夸大这一话题了。多少次,我们需要被告知氮化镓(GaN)具有哪些功能?

我想大多数听众都已经了解了GaN在开关速度方面的优势,及能从这些设备中获得的利益。缩小功率级极具吸引力,而更高的带宽则更是锦上添花。电力工程师已考虑在正在开发的解决方案中使用GaN这一材料。既然如此,我们为什么还要花费更多的时间讨论这一话题,说服一些固执的工程师让他们接受GaN可作为一个开关材料用于电力应用呢?这可能是因为当你无话可说时,你就只能重复自己所说的话了。

座谈会首先讨论的是具有一定价值的市场分析。很难弄明白GaN参与者在开发过程中所起的作用,因此这些更新信息仅供参考。市场分析结束后之后,我们接着讨论了Ionel Dan Jitaru所做的一个电力转换性能分析。我并没有看出它与2013 APEC上提交的论文有多大区别,但新手们可能已经从中受益。

其它讨论只是给了我一种似曾相识的眩晕感。讨论中多次提出有关GaN的可用的合适驱动器和控制器的问题,我想,“好吧,我们就讨论下吧……”但随后的讨论又回到之前的GaN话题。我希望我们能把讨论重点放在GaN生态系统方面。虽然有人曾提到仅用GaN设备替换您的超级结变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并不会得到您想要的效果,可悲的是并未触及到问题本质。

我喜欢用的一个比喻是您拥有可使车速达到200英里/小时的汽车轮胎,但您的车却只有60英里/小时的悬架、制动和转向系统。的确,你可以在车速为60英里/小时时带动200英里/小时的轮胎,但这样做有什么意义呢?现在是时候开始开发解决方案未提及的其它方向了。我们所需要的GaN驱动程序,不仅可以处理速度和传播延迟,也可帮助GaN设备自身优化。这些驱动程序也应有助于提高GaN设备的易用性,并助力电源设计人员完成高性能的设计,减少迭代。

我们需要具有足够反馈带宽的更高性能的控制器,以从更高频率的操作中获得实惠。而我们需要死区时间、占空比和频率更高的分辨率。因此,我们还有很多工作要做。虽然一些数字控制器可满足大多数需求,但仍有创新余地。

明年的座谈会我希望讨论重点能够放在我们需要从宽带隙(WBG)设备获得的价值上。或者,也许明年的研讨会我们可以谈论碳化硅(SiC)所需的生态系统。

请提出意见,让我知道您的想法。并且让APEC主办方知道您希望在这些研讨会上讨论哪些问题——毕竟,这是我们大家的会议。

  1. 座谈会2:在电力电子学中的宽带隙半导体设备——人物、内容、地点、时间和原因?”2015 APEC。
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Anonymous
  • GaN在开关速度方面优势和更高的带宽可以实现更高的开关频率,减小功率级损耗和体积,但若没有适合GaNGaN生态系统(合适驱动器和控制器),则无法完全发挥GaN的优势,所以GaN的出现应该促使控制器、驱动器和功率拓扑的同步发展,才能获得最大的价值。

  • 据说氮化镓在某些领域优越于硅呢

  • 氮化镓(GaN、Gallium nitride)是氮和镓的化合物,是一种直接能隙*的半导体,自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管,可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器*的条件下,产生紫光(405nm)激光。一方面,在理论上由于其能带结构的关系,其中载流子的有效质量较大,输运性质较差,则低电场迁移率低,高频性能差。另一方面,现在用异质外延(以蓝宝石和SiC作为衬底)技术生长出的GaN单晶,还不太令人满意(这有碍于GaN器件的发展),如位错密度达到了108~1010/cm2(虽然蓝宝石和SiC与GaN的晶体结构相似,但仍然有比较大的晶格失配和热失配);未掺杂GaN的室温背景载流子(电子)浓度高达1017cm-3(可能与N空位、替位式Si、替位式O等有关),并呈现出n型导电。