氮化镓技术讨论，第二部分

目前有几个 GaN 器件概念。那么你能告诉我哪些是主要的，从设计的角度来看你的发展方向是什么?

所以我想说有很多概念，远不止两个，但不知何故，我们可以谈论极端：所谓的Cascode GaN和所谓的增强模式GaN。由于我的第一家公司，级联 GaN 实际上是第一个诞生的。当功率 GaN 研究的先驱 International Rectifier 首次开始开发基于级联的 GaN 解决方案时，我就在那里。

顺便说一句，如今几乎每家 GaN 制造商的主要管理人员中都有一位在 20 年前与我分享过这种经验的人。我们可以说，我们的遗产现在仍然存在于世界各地的许多公司中。

但说到级联本身，它是一个双芯片解决方案——至少两个芯片——通常在 GaN 上加上一个低压 MOSFET，整个器件通过驱动 MOSFET 栅极运行。众所周知，这个概念带来了易用性。因此，驱动一个低压 MOSFET 是极其容易的，因此级联共栅被普遍认为是一个易于使用的概念。

当然，它也有一些缺点。例如，缺乏可扩展性。一件事是制作 600 伏或 650 伏的级联解决方案。但是如果你想用这个概念来做一个 100 伏的设备，那么低压 MOSFET 引入的妥协就太大了。你真的失去了GaN的优势。

另一方面，我们可以讨论增强模式或 E 模式 GaN。这是一个绝妙的解决方案，它非常优雅，单片机正常关闭。但是，当然，许多用户希望通过替换硅 MOSFET 而不做任何改变来简单地获得 GaN 的性能优势。

不幸的是，与硅 MOSFET 相比，增强型 GaN 非常特殊。它具有极低的阈值电压(取决于栅极概念，大约只有 1 伏，但基本上介于 1 到 2 伏之间)，并且栅极看不到高于 6 或 6.5 伏的电压。因此，用户要么使用 GaN 专用栅极驱动器，要么添加一个驱动电路来钳位栅极电压以防止损坏栅极，或两者兼而有之。这就是这个概念的问题所在。

在这里，我来到你问题的第二部分，你的文章。在我们的文章中有一个观点，我们提到大多数 E-Mode GaN 解决方案现在需要为栅极提供负电压以实现有效关断。确实如此，因为阈值电压非常低，以至于我们希望避免 PCB 引起的任何风险。因此，市场上没有多少栅极驱动器具有这种负电压能力。

所以，你会看到这些概念有很好的地方，但也有一些缺点。基本上，CGD 采用的技术将级联共栅的易用性与 E-Mode GaN 的简单性相结合，避免了所有缺点，包括对负驱动电压的需求。简而言之就是这样。

因此，我们的目标是将逻辑集成到 E-Mode GaN HEMT 中。因此，它可以以最小的努力与驱动器和控制器连接，同时也节省了成本。所以不需要额外的组件。因此，我们的解决方案可以像 MOSFET 一样被驱动。我们能告诉我集成逻辑而不是 GaN 驱动器的原因是什么吗?

CGD 的 650 伏 GaN 技术称为 IC-GaN。是组合词。IC和eGaN，一言以蔽之，就是E型GaN。因为实际上它是一个片上系统，我们将逻辑集成到 E 模式功率晶体管中。

顺便说一句，我们也可以像 ICE GaN 一样阅读它，因为它运行起来非常酷。它不包含完整的栅极驱动器，而仅包含可轻松与栅极驱动器连接的特定和关键功能。

多年前，当 CGD 由剑桥大学的 Giorgio Longobardi 和 Florin Udrea 创立时，在与许多涉及 GaN 的公司进行多年咨询后，特别是在 GaN 可靠性和与栅极相关的鲁棒性等主题上，他们都喃喃自语了很多去的方向。最后，我们想要开发的是一个完全可扩展到高功率和低电压的概念。我们已经决定，最好的办法是避免集成全栅极驱动器，而是使用特定的 IC 来提供使 GaN E 模式 HEMT 像硅 MOSFET 一样易于使用的关键功能。

当然，一旦我们朝着这个方向前进，下一步就是进一步集成其他功能，例如特定传感器控制功能，以提高性能和可靠性。而这一切都是我们技术的核心。

看，我们一直听到的关于 GaN HEMT 的一件事是它们是横向的横向晶体管，这是与硅和碳化硅 MOSFET 相比的主要区别和优势之一，因为这允许片上集成。CGD 围绕这一概念进行了详细阐述，并集中精力解决过去几年中阻碍 GaN 真正得到广泛采用的主要问题之一，我在几分钟前已经提到过。那就是缺乏易用性。

因此，CGD 的技术是一种 E 模式，它是一种常关单芯片解决方案，可实现与标准栅极驱动器的无缝耦合。基本上，我们不需要添加任何 RC 网络或钳位二极管;我们不需要向栅极提供负电压。IC-GaN 的阈值电压约为 2.8 伏，它具有集成的米勒钳位，可确保在任何情况下都在零伏时真正发生关断，并且基本上利用了 GaN HEMT 的横向特性，以允许客户驱动 GaN 晶体管像 MOSFET，高达 20 伏的栅极电压。

所以，易用性，我们敢说第一次在 E-mode GaN 上引入，不需要任何额外的芯片或任何元件。顺便说一句，这也节省了 PCB 上的成本和空间。