Technologia najwyższego w branży napięcia przebicia bramki od ROHM

Wraz z produkowanymi masowo, wiodącymi w branży urządzeniami SiC i różnorodnymi bogatymi w funkcje układami krzemowymi, firma ROHM opracowała urządzenia GaN charakteryzujące się doskonałą pracą na wysokich częstotliwościach w zakresie średniego napięcia. Technologia kultywacji, która zwiększa znamionowe napięcie bramka-źródło, pozwala firmie ROHM na zaproponowanie szerszego zakresu rozwiązań energetycznych do różnych zastosowań.

Ponieważ urządzenia GaN zapewniają lepszą charakterystykę przełączania i niższą rezystancję włączenia niż urządzenia krzemowe, oczekuje się, że przyczynią się do niższego zużycia energii i większej miniaturyzacji zasilaczy impulsowych stosowanych w stacjach bazowych i centrach danych. Jednak wady, które obejmują niskie napięcie znamionowe bramka-źródło i napięcie przeregulowania przekraczające maksymalne wartości znamionowe podczas przełączania stanowią poważne wyzwanie dla niezawodności urządzenia.

W odpowiedzi na te wyzwania firmie ROHM udało się podnieść napięcie znamionowe bramka-źródło z typowego 6 V do 8 V przy użyciu nowatorskiej konstrukcji. Umożliwia to zarówno poprawę możliwości projektowych, jak i zwiększenie niezawodności obwodów zasilających wykorzystujących urządzenia GaN, które wymagają wysokiej sprawności. Oprócz maksymalizacji wydajności urządzenia przy niskiej indukcyjności pasożytniczej, opracowany będzie również dedykowany pakiet, który ułatwia montaż i zapewnia doskonałe odprowadzanie ciepła, umożliwiając łatwą wymianę istniejących urządzeń krzemowych, przy jednoczesnym uproszczeniu obsługi podczas procesu montażu.

1. Oryginalna konstrukcja zwiększa napięcie znamionowe bramka-źródło do 8V

Istniejące urządzenia GaN o wytrzymujące napięcie do 200 V zwykle mają napięcie znamionowe bramki 6 V w porównaniu z napięciem sterującym bramką 5 V, co skutkuje wyjątkowo wąskim marginesem napięcia wynoszącym zaledwie 1 V. Przekroczenie napięcia znamionowego może powodować problemy z niezawodnością, takie jak degradacja i zniszczenie, a napięcie sterowania bramką wymaga kontroli o wysokiej dokładności, co było główną przeszkodą w powszechnym stosowaniu urządzeń GaN.

W odpowiedzi firmie ROHM udało się podnieść napięcie znamionowe źródła bramki z typowego 6 V do wiodącego w branży 8 V, przyjmując oryginalną strukturę. Powoduje to trzykrotne zwiększenie marginesu napięcia podczas pracy urządzenia, więc nawet jeśli podczas przełączania wystąpi przeregulowanie napięcia przekraczające 6 V, urządzenie nie ulegnie degradacji, przyczyniając się do większej niezawodności obwodu zasilającego.

2. Zoptymalizowana obudowa zapewnia doskonałe odprowadzanie ciepła i ułatwia montaż

Układy GaN od ROHM wykorzystują obudowę, zapewniającą doskonałe odprowadzanie ciepła ze sprawdzonymi osiągnięciami w zakresie niezawodności i możliwości montażu. Umożliwia to łatwą wymianę istniejących urządzeń półprzewodnikowych i upraszcza proces montażu. Ponadto zastosowanie technologii miedzianych złączy zaciskowych zmniejsza indukcyjność pasożytniczą o 55% w porównaniu z konwencjonalnymi pakietami, maksymalizując wydajność urządzenia podczas projektowania obwodów do pracy z wysoką częstotliwością.

3. Układ GaN zmniejsza straty przełączania o 65% w porównaniu z rozwiązaniami krzemowymi Wydajność urządzenia jest maksymalizowana przez zwiększenie znamionowego napięcia bramki źródła i zastosowanie obudowy o niskiej indukcyjności, co skutkuje o 65% niższymi stratami przełączania w porównaniu z konwencjonalnym rozwiązaniem krzemowym.

Źródła: Gamma, ROHM