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(jìn)步，小功率開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向趨于高頻化與小型化，人們對(duì)其高效與高功率密度的需求日益強(qiáng)烈。作為新一代半導(dǎo)體器件，GaN（氮化鎵）器件應(yīng)運(yùn)而生，并具有替代逐漸達(dá)到理論極限的Si（硅）功率半導(dǎo)體器件的趨勢(shì)。近來(lái)，增強(qiáng)型GaN晶體管在電力電子領(lǐng)域得到推廣，對(duì)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(qiáng)型GaN晶體管的特性，

2、與Si MOSFET進(jìn)行對(duì)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(lái)的影響與效率優(yōu)化方法。
　　本文的主要研究對(duì)象是EPC公司單體增強(qiáng)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(duì)其特性與優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，選取LLC諧振變換器作為增強(qiáng)型GaN器件應(yīng)用特性的研究拓?fù)?其次研究了增強(qiáng)型GaN晶體管的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性，與MOSFET進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)增強(qiáng)型GaN晶體管進(jìn)行了特

3、性測(cè)試;然后理論分析了雜散參數(shù)對(duì)高頻驅(qū)動(dòng)電路的影響，設(shè)計(jì)了適用于增強(qiáng)型GaN晶體管的高頻驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)其PCB布局進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);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(yàn)證了GaN晶體管損耗小的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行了基于GaN晶體管的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)分析，并對(duì)輸出二極管選型、死區(qū)時(shí)間及主電路板PCB布局進(jìn)行優(yōu)化;最后為減小樣機(jī)體積、進(jìn)一步高頻化，基于優(yōu)化后的電路板設(shè)計(jì)了GaN晶體管的500kH