基于GaN HEMT的半橋電路分析與設(shè)計(jì).pdf

1、先進(jìn)的功率半導(dǎo)體器件是能量轉(zhuǎn)換技術(shù)中最堅(jiān)定的推動(dòng)力。較之目前的硅(Si)材料，氮化鎵（GaN）材料的絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)、飽和漂流速度、電子遷移率、導(dǎo)熱率等特性呈數(shù)倍的提高，因此更適合于高頻、高效率、高功率密度場(chǎng)合的應(yīng)用。為此，本文以GaN System公司生產(chǎn)的GaN增強(qiáng)型高電子遷移率晶體管（E-HEMT）GS66516T為基礎(chǔ)，從以下幾個(gè)方面對(duì)其展開(kāi)應(yīng)用研究：
　?。?）展開(kāi)GaN器件的驅(qū)動(dòng)電路分析與設(shè)計(jì)?；贕aN器件開(kāi)關(guān)速度非常快

2、這一特性，討論了驅(qū)動(dòng)電路在電阻選擇、米勒效應(yīng)控制、隔離度及驅(qū)動(dòng)時(shí)延等方面的考慮，隨后設(shè)計(jì)了適用于GaN器件的驅(qū)動(dòng)電路。
　?。?）展開(kāi)了GaN器件構(gòu)成半橋電路時(shí)的布局分析，設(shè)計(jì)了換流回路雜散電感較小的PCB布局。為準(zhǔn)確評(píng)估布局雜散電感對(duì)GaN器件性能的影響，利用有限元分析進(jìn)行了雜散電感參數(shù)提取，并將其代入仿真模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　（3）展開(kāi)了半橋電路運(yùn)行時(shí)的熱分析。在傳統(tǒng)分段線(xiàn)性損耗模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，提出一種的簡(jiǎn)化的Ga

3、N器件損耗計(jì)算方法，該方案利用GaN器件的參數(shù)與抽取的雜散電感值為依據(jù)，計(jì)算出器件的功率損耗。進(jìn)一步建立了包括GaN器件、PCB板及散熱器在內(nèi)的三維有限元模型，以計(jì)算所得的功率損耗值進(jìn)行了熱仿真，對(duì)半橋電路的熱性能進(jìn)行了評(píng)估。
　　為對(duì)上述分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行充分驗(yàn)證，本研究依設(shè)計(jì)結(jié)果建立了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了雙脈沖性能測(cè)試與功率運(yùn)行測(cè)試。所設(shè)計(jì)的半橋電路尺寸僅為55×40mm2，不需額外緩沖電路即可工作在400V輸入，1.5kW功率的工