Enhance mode有二種驅動方式,其中Ohmic gate為電流驅動的方式,在GaN MOSFET的內部結構為當順向導通時為電阻與diode串聯,diode電壓降約為3.5V。而當反向導通時則由3個diode來做串接,約為-10V左右。當Vgs達到Vgs,th時,GaN MOSFET開始流過電流Rds-on開始下降,Rds-on取決於Vgs的電流大小,且負壓會被內部diode鉗制在DC在-10V,而peak電壓則可承受到-25V。GaN MOSFET的核心為在D與S之間為雙向電流源,當Vgs超過Vgs,th後,電流源電阻將轉至零,整體電阻為0.2RDS(on)+ 0.8RDS(on)之和。GaN MOSFET內部並沒有body diode,當Vds為負電壓時,GaN MOSFET會再導通,來達到類似body diode的功用,當Vgs電壓為零,則Vds變為負值,當超過Vgs,th電壓時,GaN MOSFET會再重新導通。
GaN MOSFET有3 個驅動電流規格
1. Ig,pulse電流→由於GaN MOSFET turn on 速度必須要夠快,來減少切換損失,減少電壓電流交越時間,以提高壽命
2. Ig,steady-state電流→與Rds-on相關,參考datasheet內的規格設計合適電流來驅動GaN MOSFET
3. Ig,avg電流→為連續導通電流,但一般不會使用到,因GaN MOSFET不會一直操作在導通的情形下,實際應用為在switch的操作情形下
不同Rds-on的GaN MOSFET所需要的驅動電流也不相同,通常較低的Rds-on所需的驅動電流也會來得比較大,而Vgs的負壓建議設計在約為-4V到-6V之間
而Rds-on的測試條件則是依據不同die size所能承受的電流密度來決定
1. IGLD60R070D1→建議驅動電流為5~10mA
2. IGLD60R190D1→建議驅動電流為4~6mA
Coss為動態參數,其數值會隨著不同的Vds電壓來做改變。GaN MOSFET在Coss的數值幾乎不受Vds電壓影響,當Vds由0V到500V都呈現相當線性的Coss容值,而Coss又會影響到Eoss的表現
產品總結:
由於GaN MOSFET的產品具有很好的切換特性,適合高頻產品應用,可以達到縮小磁性元件體積,來達到高功率密度的產品設計
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參考來源