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氮化鎵（GaN）是最接近理想的半導體開關的器件，能夠以非常高的能效和高功率密度實現(xiàn)電源轉換。但GaN器件在某些方面不如舊的硅技術強固，因此需謹慎應用，集成正確的門極驅動對于實現(xiàn)最佳性能和可靠性至關重要。本文著眼于這些問題，給出一個驅動器方案，解決設計過程的風險。
氮化鎵（GaN）HEMT是電源轉換器的典范，其端到端能效高于當今的硅基方案，輕松超過服務器和云數(shù)據(jù)中心最嚴格的80+規(guī)范或USB PD外部適配器的歐盟行為準則Tier 2標準。雖然舊的硅基開關技術聲稱性能接近理想，可快速、低損耗開關，而GaN器件更接近但不可直接替代。為了充分發(fā)揮該技術的潛在優(yōu)勢，外部驅動電路必須與GaN器件匹配，同時還要精心布板。
對比GaN和硅開關
更高能效是增強型GaN較硅（Si）開關的主要潛在優(yōu)勢。不同于耗盡型GaN，增強型GaN通常是關斷的器件，因此它需要一個正門極驅動電壓來導通。增強型GaN的更高能效源于較低的器件電容和GaN的反向（第三象限）導電能力，但反向恢復電荷為零，這是用于硬開關應用的一個主要優(yōu)點。低柵極源和柵極漏電容，產(chǎn)生低總柵電荷，支持門極驅動器快速門極開關和低損耗。此外，低輸出電容提供較低的關斷損耗。可能影響實際GaN性能的其他差別是沒有漏源/柵雪崩電壓額定值和相對較低的絕對最大門極電壓，Si MOSFET約+/-20V，而GaN通常只有+/-10V。另外，GaN的導通閾值（VGTH） 約1.5V，遠低于Si MOSFET（約3.5V）。如果外部驅動和負載電路能夠可靠地控制源極和門極電壓，開關頻率可達數(shù)百kHz或MHz區(qū)域，從而保持高能效，進而減小磁性器件和電容尺寸，提供高功率密度。
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