考虑寄生参数的高压GaN高电子迁移率晶体管的逆变器动态过程分析

张雅静 郑琼林 李 艳



考虑寄生参数的高压GaN高电子迁移率晶体管的逆变器动态过程分析

张雅静1郑琼林2李 艳2

（1. 北京化工大学信息科学与技术学院 北京 100029 2. 北京交通大学电气工程学院 北京 100044）

近年来随着氮化镓器件制造工艺的迅速发展，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）已经开始应用在电力电子领域。GaN HEMT以其低寄生参数、无反向恢复损耗、高开通速度等特点，可降低开关管的开关损耗。本文以600V GaN HEMT为研究对象，研究其共源共栅（Cascode）结构引起的开关动态过程及其寄生参数的影响。建立了600V GaN HEMT等效模型并详细推导了其在单相逆变器中开关管正向导通、正向关断、反向续流导通和反向续流关断四种情况的动态过程。GaN HEMT的等效电路考虑了对开关过程及开关损耗有重要影响的寄生电感和寄生电容。理论、仿真及实验证明了Cascode GaN HEMT器件中寄生电感int1、int3和S直接影响开关管的动态过程进而影响开关管的开关损耗。

宽禁带半导体器件 氮化镓高电子迁移率晶体管 动态过程

0 引言

）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体器件被誉为。由于SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点，使得宽禁带半导体器具有开关速度较快、导通电阻小、品质因数低、损耗小等优势[1-3]。

氮化镓高电子迁移率晶体管（Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor，GaN HEMT）可分为增强型和耗尽型两种。目前单体增强型GaN HEMT器件的额定电压最大能达到250V。对于单体增强型GaN HEMT，当其驱动电压达到阈值电压TH=1.5V时，器件就会导通，器件完全导通的栅极电压为4.5～5.5V，由于其最大栅源电压GS=6V，因此增强型GaN器件对驱动设计要求较高[4-7]。……