GaN器件的特性及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的進步，小功率開關(guān)電源的發(fā)展方向趨于高頻化與小型化，人們對其高效與高功率密度的需求日益強烈。作為新一代半導(dǎo)體器件，GaN（氮化鎵）器件應(yīng)運而生，并具有替代逐漸達到理論極限的Si（硅）功率半導(dǎo)體器件的趨勢。近來，增強型GaN晶體管在電力電子領(lǐng)域得到推廣，對于這種新型的第三代寬禁帶器件，其特性與傳統(tǒng)的SiMOSFET相似，但又存在差異。GaN晶體管理論上可以高頻工作，并得到可觀的效率。本文便旨在研究增強型GaN晶體管的特性，

2、與Si MOSFET進行對比分析。最終以高效、小型化為目標(biāo)，探究其在高頻LLC諧振電路中的應(yīng)用特性，研究高頻化為電路帶來的影響與效率優(yōu)化方法。
　　本文的主要研究對象是EPC公司單體增強型GaN晶體管。本文首先介紹了GaN器件的發(fā)展與現(xiàn)狀，并對其特性與優(yōu)勢進行總結(jié)，選取LLC諧振變換器作為增強型GaN器件應(yīng)用特性的研究拓撲;其次研究了增強型GaN晶體管的靜態(tài)特性與動態(tài)特性，與MOSFET進行對比分析，并對增強型GaN晶體管進行了特

3、性測試;然后理論分析了雜散參數(shù)對高頻驅(qū)動電路的影響，設(shè)計了適用于增強型GaN晶體管的高頻驅(qū)動電路，并對其PCB布局進行了優(yōu)化設(shè)計;理論分析了基于GaN晶體管的與基于MOSFET的200kHz LLC諧振變換器的電路元器件損耗，仿真驗證了GaN晶體管損耗小的優(yōu)勢，進行了基于GaN晶體管的樣機實驗分析，并對輸出二極管選型、死區(qū)時間及主電路板PCB布局進行優(yōu)化;最后為減小樣機體積、進一步高頻化，基于優(yōu)化后的電路板設(shè)計了GaN晶體管的500kH