繼硅和碳化硅之后，氮化鎵(GaN)是公認的下一代半導體工藝技術；與硅相比，氮化鎵具有許多的基礎優(yōu)勢特性。例如在開關應用，氮化鎵元器件具有較高的臨界電場，使其對于具有出色的特定導通電阻和較小電容的功率半導體器件非常有吸引力，因此GaN HEMT非常適合高速開關。

英飛凌CoolGaNTM技術旨在充分利用GaN的優(yōu)勢，其中400V和600V CoolGaNTM e-mode HEMT產品適用于消費和工業(yè)應用，如服務器、電信設施、無線充電、適配器和充電器等，且遠遠超出當前標準。例如，英飛凌400V和600V CoolGaNTM HEMT專注于高性能和可靠性，正為各種應用及系統(tǒng)附加重要價值。

01GaN晶體管工作原理

英飛凌CoolGaNTM采用p-GaN柵極結構，與具有增強型柵極驅動偏壓的傳統(tǒng)硅MOSFET類似。 當柵極施加正向電壓時，電子被累積并在漏極和源極之間的橫向二維電子氣(2DEG)層中形成低電阻溝道。

有別于傳統(tǒng)硅MOSFET體二極管，GaN器件的反向電流其實是開關狀態(tài)之一。開關噪聲的主要來源，則來自于消除該方向恢復電荷時產生。

02GaN晶體管優(yōu)勢

CoolGaNTM晶體管是市場上具有最佳性能的功率器件。 它們采用最可靠的GaN技術制造，專為開關電源中的最高效率和功率密度而量身定制。

英飛凌的400V和600V CoolGaNTM e-mode HEMT可讓使用者實現(xiàn)98％以上的系統(tǒng)效率(OMG)，并幫助客戶使其終端產品更小更輕。600V CoolGaNTM晶體管的FOM(Rdson x Coss 與 Rdson x Ciss)非常小、令人印象深刻，客戶可以運用此特性轉化為有價值的應用優(yōu)勢。

03高質量保證

GaN開關的規(guī)格認證需要專門的方法，遠遠超出現(xiàn)有的硅標準：英飛凌全面提升GaN器件的質量，使GaN器件跟現(xiàn)有英飛凌硅器件同樣可靠，GaN測試條件遠遠超出應用標準，確保提供長期質量和可靠性。

加速老化測試亦已包括在GaN測試驗證過程當中，通過掌握客戶應對開關器件應用場景和GaN器件失效模型分析的驗證方法，確保英飛凌GaN器件在目標應用中完全滿足壽命和質量要求。

04GaN產品&應用舉例

所以，集此三大優(yōu)勢打造的氮化鎵產品案例——英飛凌600VCoolGaNTM產品系列是基于GaN量身定制的規(guī)范工藝基礎上實現(xiàn)，并采用高性能SMD封裝以充分發(fā)揮GaN的優(yōu)勢。

主要優(yōu)勢

①極高的SMPS功率轉換效率；

②功率密度可提升3倍；

③SMD封裝確保了GaN的開關能力得以完全發(fā)揮；

④易于與驅動IC產品組合使用等……

更厲害的是，600VCoolGaNTM產品可支持采用簡單的PFC半橋圖騰拓撲(包括棄用有損輸入橋式整流器)。在方案設計者可以在兩種不同的結果中進行選擇：一種是效率略微提升但BOM成本顯著下降，另一種則是效率大幅度提升(>99%)但BOM成本有所增加，如下圖所示。

此外，英飛凌GaN工藝產品正為眾多系統(tǒng)增加重要價值，無論是消費還是工業(yè)應用，如服務器、電信設施、無線充電、音頻、適配器以及充電器等。這里小編為大家舉個例子——采用600V，70mΩ CoolGaNTM(IGT60R070D1)器件設計了3.6kW電信設施SMPS系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于LLC DC/DC拓撲結構，具有高達400VDC輸入和52.5V輸出電壓，在160W/inch3功率密度下可提供高達3.6kW的功率。該系統(tǒng)的峰值效率達到98.5％(Vin = 390VDC，Vout= 52.5V)，并且對于高于20％的負載，其保持大于97％，實現(xiàn)了更高的功率密度和功率轉換效率，從而降低電信供應商的運營成本。