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    一張圖看懂GaN功率管的結構及工作原理

    發布時間:2019-03-06 責任編輯:xueqi

    【導讀】這里的一張圖就能讓大家搞清楚GaN功率管的結構及工作原理,常關型GaN功率管通常稱為增強型GaN功率管,設計增強型GaN功率管有四種方法。
     
     
     
    1、GaN和AlGaN材料特性不同,GaN和AlGaN構成的異質結的表面形成應力,由于晶體產生的壓電效應,在GaN表層內部靠近結的一個薄層區域產生電子聚集,從而形成導電層,這個薄層的導電區域就是所謂的二維電子氣2-DEG,如圖中紅色虛線和紅色圖例所示。
     
    2-DEG:Two Dimensional Electron Gas
     
    2、GaN和AlGaN異質結內在的產生導電的二維電子氣,常開型GaN器件通常稱為耗盡型GaN功率晶體管,必須在Gate加上反壓,才能將Gate下面AlGaN層中的二維電子氣去除,從而將器件關斷。這種常開型器件在應用中會產生許多問題,因此不太適合實際的應用。
     
    耗盡:Depletion
    金屬絕緣半導體:Metal Insulated Semiconductor
     
    3、常關型GaN功率管通常稱為增強型GaN功率管,設計增強型GaN功率管有四種方法:
     
    (1)Gate在AlGaN層中凹陷下移
     
    當Gate在AlGaN層中下移,Gate下方AlGaN層變薄,結應力減小,當其尺寸減小到一定值,就可以去除Gate下方GaN層中的二維電子氣。Gate加正向電壓,電子被吸引到其下方,Gate電壓大于一定值時,就可以恢復Gate下方GaN層中的二維電子氣,從而開始導電。
     
    (2)Gate下方AlGaN層中注入氟原子
     
    AlGaN層中的氟原子可以捕獲電子,從而去除Gate下方GaN層中的二維電子氣。
     
    (3)使用P型Gate
     
    P型Gate產生正電荷,從而去除Gate下方GaN層中的二維電子氣,這也是目前商業化產品常用一種方法。
     
    (4)使用級連的結構
     
    將一個MOSFET和GaN串聯級連,從而形成常關型器件,早期GaN采用這種結構,現在越來越少使用。
     
    4、襯底Substrate主要是Si、SiC或其它材料。
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