简述使用不同类型GaN FET 设计提高系统设计功率密度

氮化镓 (GaN) 是电力电子行业的热门话题，因为它可以使得 80Plus 钛电源、3.8kW/L 电动汽车 (EV) 车载充电器和 EV 充电站等设计得以实现。在许多应用中， GaN 能够提高功率密度和效率，因此它取代了传统的硅金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。但由于 GaN 的电气特性和它所能实现的性能，使用 GaN 进行设计面临与硅不同的一系列挑战。

不同类型的 GaN FET 具有不同的器件结构。GaN FET 包括耗尽型 (d-mode)、增强型 (e-mode)、共源共栅型 (cascode) 等三种类型，每种类型都具有各自的栅极驱动器和系统要求。本文将介绍使用不同类型的 GaN FET 进行设计来提高系统设计的功率密度所需考虑的最重要因素。同时还将分析集成栅极驱动器和电压供应调节等功能可以如何显著简化整体设计。

▎GaN FET 剖析

每种 GaN 电源开关都需要配备合适的栅极驱动器，否则在工作台测试时可能发生事故。GaN 器件具有超级敏感的栅极，因为它们不是传统意义上的 MOSFET，而是高电子迁移率晶体管 (HEMT)。HEMT 的截面如图 1 所示，类似于 MOSFET，但电流不会流过整个衬底或缓冲层，而是流过一个二维的电子气层。

图 1：GaN FET 横向结构截面图