一張圖看懂GaN功率管的結構及工作原理-電路保護-電子元件技術網

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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】這裏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構成的異質結的表麵形成應力，由於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下麵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電壓大於一定值時，就可以恢複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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