GaN 功率模块:介绍和作用
科技的进步和电子装备的日趋小型化、高效化,对功率器件的要求也愈来愈高。以前的硅(Si)基功率器件已难以满足新一代电子产品的需求,而氮化镓(GaN)作为一种宽禁带半导体材料,凭仗其优良的性能,正逐步成为功率器件领域的新宠。近些年来发展 GaN 功率器件技术的基础上,将 GaN 功率器件与周边电路和功能集成在一起的 GaN 功率模块正逐步成为研究热门。
GaN 功率模块是指将 GaN 功率器件(如 GaN 肖特基势垒二极管、GaN 高电子迁移率晶体管等) 与驱动电路、保护电路、控制电路等周边电路集成在一个封装内的模块化产品。简单来讲,就是把「功率半导体」和「周边电路、功能」集成在一个模块的零件。 这类集成化可以可以减小器件尺寸、提高系统可靠性、简化流程,并下降整体本钱。
相比以前的 Si 基功率模块,GaN 功率模块能够以下明显优势:
更高的开关频率: GaN 材料能够更高的电子饱和速度和击穿电场,使得 GaN 功率器件在更高的频率下工作。更高的开关频率意味着可使用更小的无源元件(如电感和电容),从而减小器件尺寸和重量,并提高效力。
更低的导通消耗: GaN 功率器件的导通电阻更低,可以可以下降器件工作时的导通消耗,提高能量转换效力,并减少发热。
更快的开关速度: GaN 功率器件的开关速度更快,可以可以减少开关消耗,提高效力,并改良系统的动态响应性能。
更高的功率密度: GaN 功率模块可以实现更高的功率密度,这意味着在相同体积下可以输出更大的功率,这对空间受限的运用处景非常重要。
更高的工作温度: GaN 材料能够更高的工作温度,可以适应更卑劣的工作环境。
GaN 功率模块凭仗其优良的性能消费电子、新能源汽车、工业控制、通讯基站等领域的运用前景。比如可以:
消费电子: GaN 功率模块可以用于制造更小、更轻、更高效的手机充电器、笔记本电脑适配器等。
新能源汽车: GaN 功率模块可以用于电动汽车的车载充电器、DC/DC 转换器、逆变器等,提高充电效力,延长续航里程。
工业控制: GaN 功率模块可以用于制造更高效、更机电驱动器、电源、焊接装备等。
通讯基站: GaN 功率模块可以用于制造更高效、更紧凑的基站电源,下降能耗,节省本钱。
未来, GaN 技术的不断发展和成熟,GaN 功率模块将朝着以下方向发展:
更高的集成度: 将更多的功能集成到 GaN 功率模块,比如可以驱动电路、保护电路、传感器等,进一步提高模块的性能和可靠性。
更低的本钱: GaN 材料和器件制造本钱的不断下落,GaN 功率模块的本钱也将不断下降,从而推动其更的运用。
更的运用领域: GaN 功率模块性能的不断提升,运用领域也将不断拓展,比如可以航空航天、国防兵工等领域。
GaN 功率模块作为一种新兴的功率电子器件,能够以前 Si 基功率模块没法比拟的优势,将在未来电力电子领域,愈来愈重要的作用。 GaN 技术的不断发展和运用,GaN 功率模块将为我们的生活带来更多便利。