【产品】EPC新型200V eGaN FET的性能相比传统Si MOSFET提高了一倍

时间： 2020-11-04 来源：EPC

技术问答

EPC推出新型200V eGaN FETs（氮化镓增强型功率晶体管），相比于传统的硅功率MOSFET的性能提高了一倍。新的第五代设备的尺寸仅为上一代产品的一半，第四代产品与第五代产品的结构对比如图1所示，相比于第四代增强型功率晶体管，第五代增强型功率晶体管的栅电极和源电极之间的距离有所减小，金属层的厚度增加。这些改进，加上许多其他下图未显示的改进，使新一代FET的性能提高了一倍。

图1 第四代与第五代氮化镓增强型功率晶体管的结构对比如图

EPC2207和EPC2215的相关参数以及与第四代产品的比较如下表所示。与EPC2010C的5.8 mm²相比，EPC2207为2.6 mm²，但EPC2207具有更低的R_DS(on)、更低的Q_G、Q_GD和更低的Q_OSS。

图2、第四代与第五代器件性能对比

为了说明与硅功率MOSFET相比的显著性能优势，图3将第四代和第五代eGaN FET与基准硅器件英飞凌的IPT111N20NFD进行了比较。EPC2215的R_DS(on)降低了33%，但尺寸却缩小了15倍。采用新技术后，栅极电荷(Q_G)小了6倍多，而且与所有eGaN FET一样，没有反向恢复电荷(Q_RR)，可实现更低失真的D类音频放大器以及更高效的同步整流器和电机驱动。EPC2215与硅晶体管IPT111N20NFD的参数比较：

图4中的性能图进一步证实了新一代200V eGaN FET的优势：所示为英飞凌200V MOSFET基准器件、老一代EPC2034C和第五代EPC2215之间的比较。EPC2215尺寸只有老一代EPC2034C的60%，但性能却比老一代EPC2034C更好，而Si MOSFET的性能明显逊色。

图4、EPC2215、EPC2034C、IPT111N20NFD的性能比较图

对于这些新一代eGaN FET器件，一个常见的问题是它们在工作中的散热效果如何。由于采用了芯片级封装，热效率远高于封装中的同类硅器件。作为一个例子，图5中是一个4mm²的eGaN FET，显示出4°C/W的热阻，器件中的功率为6W。为了清晰起见，文中展示的是模拟图像，但该器件的实际能力是通过实验证实的。

图5、4mm氮化镓晶体管的仿真热图像

氮化镓晶体管的应用

·D类音频

·同步整流

·太阳能大功率点跟踪器

·DC-DC转换器（硬开关和谐振）

·多电平高压转换器

价格方面，新一代200V氮化镓晶体管与硅增强型功率晶体管相近。

图6是仅使用六个EPC2215器件的2.5kW、四级图腾柱的功率因数校正。通过堆叠额定200V氮化镓晶体管，该功率因数校正的输入电压可以达到400 V，效率高达99.25％（如图7所示）。

图6、使用六个EPC2215器件的2.5kW、四级图腾柱的功率因数校正

图7、图6中系统的效率与负载功率的关系

EPC的第五代氮化镓增强型功率晶体管以更小的体积、更高的热效率以及适当的成本实现了更高的性能。除了文中介绍的降压转换器和四级图腾柱的功率因数校正以外，这些新一代200V eGaN FETs（氮化镓增强型功率晶体管）还非常适合49V输出的同步整流和d类音频应用。

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Paulwang Lv8. 研究员 2021-01-22

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用户83123110 Lv4. 资深工程师 2020-12-28

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otsuka Lv9. 科学家 2020-12-27

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zwjiang Lv9. 科学家 2020-11-25

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yc49541969 Lv5. 技术专家 2020-11-24

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慧慧1985 Lv7. 资深专家 2020-11-20

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