在學習電力電子器件時，我們都知道當Vgs=0時，MOSFET還是可以反向傳導電流，因為它有一個體二極管。IGBT不能反向傳導，因為其沒有體二極管。工程師們也會關注體二極管的一些特性，比如反向恢復時間Trr，反向恢復電荷Qrr等等。一直以來都很好，直到GaN HEMTs的出現。

　　工程師：“GaN HEMT可以在Vgs=0時反向導通嗎？”

　　“可以。”

　　工程師：“那體二極管的反向特性如何？”

　　“GaN HEMT沒有體二極管。”

　　工程師于是感到非常困惑，GaN HEMT可以反向導通，那到底有還是沒有體二極管？

　　這個時候就需要從GaN HEMT的結構說起，其導電通道為AlGaN和GaN異質結壓電極化效應所形成橫向二維電子氣（2DEG），并提供了極高的電荷密度和遷移率。對于增強型GaN HEMT（E-GaN），正極柵偏置（Vgs》Vgsth）將電子吸引到耗盡區，并打開2DEG通道。這種特性與NMOS的工作原理相似，但是GaN HEMT具有快速的開關特性。

　　由上圖GaN HEMT的結構可以看到，GaN并沒有像MOSFET一樣有從Source到Drain的反向PN結，但是由于其對稱結構及雙向導電通道，GaN HEMT是可以雙向導通的。在Vgs=0， Vds《0時，由于其對稱結構，當Vgd》Vgdth時，2DEG通道被打開，GaN HEMT開始反向導通。這種效應被稱為反向導通自換相，即當Vds《0時，原來的Drain換作為“Source”，Source換作為“Drain”。

　　因此當GaN HEMT 反向導通時，反向電壓Vsd必須要滿足如下條件：Vsd》Vgdth-Vgs （1）

　　由于柵極通常比較靠近源極，Vgdth會比Vgsth要稍微高一些，我們可以近似認為兩者大致相等，那么GaN HEMT反向導通時的壓降可以由下式得出：

　　Vsd-drop=Vgsth-Vgs+Id*Rds（on） （2）

　　由此可以看出GaN HEMT反向導通的壓降還和Vgs電壓有關系，如果GaN HEMT是負壓關斷的，那么其反向導通壓降會更大。

　　GaN HEMT反向導通的優點：

　　首先，GaN HEMT是通過自換相來完成反向導通，沒有類似MOSFET那樣的體二極管。沒有體二極管就意味著沒有二極管的反向恢復，沒有Qrr，這就使得GaN HEMT非常適合半橋硬開關。GaN的零反向恢復還可以實現新的高效拓撲結構，如連續型無橋式圖騰柱PFC，這是傳統硅器件所不能做到的。

　　其次，沒有體二極管也意味著沒有體二極管剛導通時的噪聲。這樣EMI設計變得相對容易，性能也會更好。

　　當然，沒有體二極管也確實有個缺點，即相對于MOSFET體二極管反向導通，GaN HEMT有著較高的反向導通壓降。如何降低高的反向壓降帶來的影響呢？

　　一方面，我們可以從減小反向導通壓降著手。由上面式（2）我們可以知道反向導通壓降還和GaN HEMT關斷時的Vgs電壓相關聯。GaN HEMT的開關速度比較快，并且E-GaN的柵極開通門檻Vgsth比較低，通常實際應用中為了防止高dv/dt以及驅動回路的寄生參數造成的誤開通，都會建議Vgs負壓關斷GaN HEMT。

　　由于Vgs的負壓就會導致較高的反向導通壓降。納微半導體氮化鎵是單晶圓集成驅動的Power IC，驅動回路幾乎沒有寄生參數影響，因此可以使用Vgs=0關斷GaN HEMT，從而降低其反向導通壓降。

　　另一方面，GaN-HEMT快速的開關特性可以讓我們設置比硅MOSFET更短的死區時間。一般來說，縮短死區時間帶來的效率遠大于更高的反向電壓降帶來的效率損失。

　　也許沒有反向恢復，高導通壓降的“體二極管”解釋能更容易幫助工程師理解GaN HEMT如何反向導通，但是清楚了解GaN HEMT的結構及其工作原理能更好的幫助工程師理解其特性并消除對GaN HEMT反向導通的困惑。

　　納微半導體（Navitas Semiconductor）是全球第一家氮化鎵功率IC公司，成立于2014年，總部位于愛爾蘭，擁有一支強大且不斷壯大的功率半導體行業專家團隊，在材料、器件、應用、系統、設計和市場營銷方面，擁有行業領先的豐富經驗，公司創始者擁有320多項專利。GaNFast功率IC將GaN功率（FET）與驅動，控制和保護集成在一起，可為移動、消費電子、企業、電動交通和新能源市場提供更快的充電，更高的功率密度和更強大的節能效果。納微在GaN器件，芯片設計，封裝，應用和系統的所有方面已發布和正在申請的專利超過120項，已完成生產并成功交付了超過1300萬顆GaNFast氮化鎵功率IC，產品質量和出貨量全球領先。