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常见问题
氮化镓(GaN)与硅(Si)相比有哪些优势？
氮化镓(GaN)技术与硅（Si）相比，优势在于能提高电源系统的效率并且减小系统的体积。使用GaN技术影响的不仅仅是半导体功率器件，还会影响整体的产品设计。它能够降低系统其他部件的成本（比如电容，散热器和电感）。 采用GaN技术，电源系统将是：
- 体积减小4倍 （1/4体积）
- 重量减小4倍（1/4重量）
- 效率提高4倍 (1/4功耗）
哪些工业行业使用GaN器件会产生巨大的变化？
在电能转换方面，包括电动汽车，数据中心，可再生能源，工业电机驱动和消费电子产品在内的这些当今要求最苛刻的行业。 以下为一些使用GaN器件的工业行业：
- 数据中心：UPS，机架和服务器电源
- 电动汽车：车载充电器，牵引逆变器，DC / DC转换器，激光雷达 (LiDAR)，无线充电
- 消费类电子产品：电源，无线充电，AC适配器，D类音频放大器
- 可再生能源：储能系统，太阳能逆变器
- 工业：电机驱动，逆变器，泵，机器人，无人机
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为什么公司高层应该像电力电子设计工程师一样关心GaN技术呢？
氮化镓系统 (GaN Systems)的基于GaN技术的新型功率器件是解决全球持续的能源浪费问题以及电源产品的尺寸限制问题的一大进步。这标志着短期以及不远的未来，电源系统与能源之间将会发生的工业界的时代转变。这将引起独立的以及系统范围上的重大变化：
- 更节能（更少）的数据中心
- 太阳能系统可以储存和转换更多电能
- 电动汽车可以通过日益高效的充电被进一步推动
- 消费类设备的高速无线充电
氮化镓系统 (GaN Systems)的技术可以让电源设计工程师能够构建更高效的电源系统，这也将使首席执政官们得以关注到整体业务竞争力的健康状况。 GaN技术不仅可以改变公司与能源消耗的关系，还可以通过创建全新的产品类别来改变整个企业的发展轨迹。从而使得这些企业不仅能够回应股东，还能够回报整个社会。
氮化镓系统 (GaN Systems)的产品系列有哪些？
氮化镓系统 (GaN Systems)是唯一一家拥有100V和650V两个产品系列的公司，这些产品系列攻克了传统硅难以解决的工程电源技术难题
我从何购买氮化镓系统 (GaN Systems)的样品和评估板？
氮化镓系统 (GaN Systems)同时拥有本地和全球分销商，使我们的评估板可供客户使用。请参阅我们网站的“购买地点”以查找您所在地所属的分销商
在没有设计定制PCB的情况下评估氮化镓系统 (GaN Systems)器件的最佳方法是什么？
氮化镓系统 (GaN Systems)提供一些评估板能够起到帮助简化评估GaN器件的过程。这些电路板包含所有关键器件和电路布线以实现最佳的开关性能。这些评估板包括门极驱动电路及其辅助电源和旁路电容。请参阅我们网站的“购买地点”，找到您当地的经销商，他们可以提供我们最新的评估板。
推荐的门极驱动电压是多少？
对于功率等级1.5kW和更低的系统，推荐使用+ 6 / 0V的门极驱动。我们的一些客户在高功率系统中使用+ 6 / -3V驱动，从而在门电路上有更高的抗干扰能力。”请参阅“GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”
什么是门极电压的绝对最高值？
我们指定7.0 V作为门极驱动的绝对最大电压值。对于瞬态尖峰，门极可以承受高达+10 / -20 V.这些规范允许设计人员轻松使用6.0 V门极驱动设置。
我可以用5V作为驱动电压吗？
对于追求效率的应用，推荐使用6 V作为门极驱动电压。该电压使得增强型HEMT完全打开并达到其最佳效率点。可以使用5 V作为门极驱动电压，但可能会导致工作效率稍低。门极电压也会影响最大电流。请参考规格书中的Ids vs Vds特性曲线。
我是否必须使用负的门极电压来关闭它
不必要。本质上，氮化镓系统 (GaN Systems)的E-HEMT不需要关断为负的门极偏压。负的门极偏置可确保器件不会因门极电压尖峰而误触发，但同时增加了反向导通时的损耗。欲了解更多详情，请参阅门极驱动器应用手册 “GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”
我怎样才能控制器件的速率？
与硅MOSFET类似，外部门极电阻可用于控制开关速率。对于Gan Systems的E-HEMT器件，转换速率几乎是线性的。并且在关断期间，可以以类似于Superjunction MOSFET的方式大幅提高dv / dt。
建议的初始外接门极电阻？
建议从20Ω至47Ω范围内的导通门极电阻开始，然后调节电阻以获得所需的转换速率。为了更好地避免交互导通，建议使用较低的关断门极电阻。有关更多详细信息，请参阅栅极驱动器应用手册 “GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”
什么是源极检测 (SS) ，如何使用它？
源极检测是源极的开尔文连接 (Kelvin Source)。它被设计用于门极驱动电路以避免共源电感进入门极驱动环路。为了正确使用源极检测连接，门极驱动电源的地（不管与控制电路隔离或共地）应该与SS焊盘使用星形连接。与内部使用接合线进行连接的功率器件不同，我们的GaNPX™封装内不使用接合线。因此我们的源极连接电感值已经很低。利用源极检测盘可以提高驱动性能，但不是所有系统都必须使用开尔文连接。
顶部散热型器件没有源极检测引脚。为什么不？
与内部使用接合线进行连接的功率器件不同，我们的GaNPX®封装不使用接合线，因此我们的源极连接电感已经非常低。基于我们的经验，源极检测的功能能够在PCB上通过任意一侧的源极焊盘侧轻松实现。允许客户连接到我们的源极焊盘的任何一侧使得布线更有灵活性。利用源极检测盘可以提高驱动的性能，但不是在所有系统中都是必要的。
我可以使用标准的MOSFET门极驱动器吗？
是的，在某些应用上是可行的。只要该标准MOSFET驱动器支持6 V门极驱动，其UVLO适用于6 V操作即可使用。推荐使用低阻抗和高峰值电流的门极驱动器以提高开关速度。由于氮化镓器件能够以接近100V / ns的速度进行开关，从而提供高性能，因此我们推荐使用150V / ns或更高的新一代门极驱动器。当今市场上有许多符合的驱动产品。
我可以在驱动上省钱吗？
是的，与同等大小的MOSFET相比（同等RDSON），氮化镓系统 (GaN Systems)的E-HEMT具有显著的更低的QG。因此可以用更小，更低成本的门极驱动实现高速。
我可以使用标准的半桥MOSFET / IGBT驱动器驱动上管的门极吗？
由于较高的欠压闭锁阈值，许多半桥MOSFET驱动与GaN增强型HEMT的6 V门极驱动电压不兼容。此外，用于上管门极驱动的简单自举方法将不能对门极电压提供相对精确的电压。因此，在选择和使用半桥驱动时应特别小心。其他解决方法为：用单独的隔离型驱动可以用于上管。请参阅 “GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”。
顶部散热型器件有两个门极引脚。为什么？他们需要连接在PCB上连一起吗？
我们在顶部散热型的封装上给予了两个门极驱动引脚，以便在器件并联时简化布局。这两个门极驱动引脚内部已连接一起，因此，外部只需连接一个引脚即可。另外，两个门极不是设计用来传导信号的。当并联多个器件时，不建议使用第一个器件的门极将门极驱动信号传递到下一个并联的器件。始终使用PCB上的宽走线或铺铜将门极驱动信号分配给多个并联的器件，并将每个并联的驱动环路的长度保持一致。
当GaN HEMT完全导通时是否有稳态的直流电流流入门极？
不，门极不需要稳态的直流驱动电流。请参阅规格书以了解门极漏电流的大小。请参阅 “GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计” 了解更多详情。
门极的阈值电压是否随温度变化？
GaN器件拥有稍正温度系数的阈值电压，但总体而言在25℃至+ 150℃范围内非常稳定。这种稳定性有助于确保非常好的器件并联效果。
有门驱动电路的设计范例吗？
什么驱动适合与我们的器件？
全球领先的半导体公司在不断推出优质的新型驱动。请与您所选的驱动公司联系，并参考“GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”。您也可以联系当地的氮化镓系统 (GaN Systems)销售代表。
衬底垫是什么，如何使用它？
衬底引脚连接到裸片的衬底（硅）并用作散热垫以用于散热。对于“P”封装的底部，衬底与漏极和源极是电气断开的。对于这些“P”封装的器件，请始终使用PCB上的铜迹线将衬底（散热焊盘）连接到源极。对于顶部散热型“T”和底部散热型“B”，衬底引脚内部已连接到源引脚。衬底引脚（或衬垫）是我们的GaN E-HEMT中大部分热量产生的地方，所以应该使用TIM或其他隔离方法连接到散热系统。
什么是最有效的散热方法？
对于GSxxxxP / B器件，在PCB下面使用散热片进行底面散热，并在设备下方使用铜填充过孔是最有效的方法。同时在顶部和底部安装散热片可实现额外的散热。详情请参阅应用手册GN005。 GSxxxxT器件设计为通过器件顶部的散热片进行散热。请参阅氮化镓系统 (GaN Systems)网站了解更多用于改善散热的方法和产品，例如绝缘金属基板（IMS）模块以及氮化镓模块和微模块。
如何通过PCB布局优化散热性能？
请参阅热敏PCB布局应用手册GN005。传统的高频布局技术是必要的并且对于优化GaN的性能是非常重要。 GaNPX®的优势在于封装尺寸接近芯片本身的尺寸。因此电感值已非常的低。
对于底部散热的封装“P”和“B”，我可以在顶部安装散热器进行散热吗？
建议通过导热垫进行散热，因为它具有最好的传热性能。封装的顶部有较高的热阻，但它也有助于散热。如果可以，在拥有底部散热的前提下，它可以作为第二个通道给器件散热。器件的顶部覆盖有一层阻焊层并丝网印刷。它的顶部表面并不平坦，不能承受高电压或提供安全绝缘。如果散热器要安装在顶部，则必须在散热器和设备之间添加一层带有高压绝缘层的界面材料，以填充间隙并提供安全绝缘。
漏极和源极焊盘是否与导热垫一样导热？在漏极和源极焊盘下添加铜可以降低热阻吗？
漏极和源极焊盘不如导热垫那样具有导热性。在这两个焊盘下添加更多的铜将降低边角的封装温度，但它对器件总的热阻影响不大。
GaN允许的最高工作温度是多少？
我们的器件的结温温度范围为-55C至+ 150C。 请参考器件的规格书以了解每种产品的额定值。
顶部散热型器件的散热垫是否承载电流？
顶部散热型器件的散热垫在内部连接到源极。但是，它不适合承载电流。切勿使用导热垫来传导“源极”的电流。
GaN增强型HEMT是否有体二极管？与硅的MOSFET相比，反向导通特性如何？
氮化镓系统 (GaN Systems)增强型HEMT内部没有体二极管，因此反向恢复电荷为零。这是氮化镓系统 (GaN Systems)的E-HEMT能降低能量损耗和EMI的因素之一。这些器件自然能够反向导通，并根据门极电压呈现出不同的特性。在系统应用上，与IGBT和SiC器件相比，因为不需要反并联二极管，GaN HEMT的反向传导能力是一个优势。
开通状态（VGS = + 6 V）：
氮化镓系统 (GaN Systems)增强型HEMT在开通状态下的反向导通特性与硅MOSFET类似，IV曲线关于原点对称，表现出与正向导通类似的沟道电阻RDS（ON）。
关断状态（VGS≤0 V）：
由于GaN HEMT器件没有体二极管，因此关断状态下的反向特性与硅MOSFET不同。在相反的方向上，当关于漏极的门极电压（VGD）超过门极阈值电压时，器件开始导通并呈现沟道电阻。它可以建模为具有稍高VF的“体二极管”，但并无反向恢复电荷。
如果在关断状态下使用负的门极电压，则为了打开器件，源极 – 漏极电压必须高于Vth + VGS（OFF）。因此，负栅极电压会增加反向电压降“VF”，从而增加反向导通损耗。为了减少使用负门极电压驱动带来的损耗，我们建议使用同步整流驱动方式。有关更多详细信息，请参阅门极驱动器应用笔记“GN001应用指南 – 基于GaN增强型HEMT的设计”
氮化镓系统 (GaN Systems)是否使用Cascode技术？
不，我们的器件是真正意义上的e-mode常关型GaN HEMT。我们的E-HEMT器件相比较于Cascode器件，更容易实现并联和带来真正意义上的的零Qrr。在模块和微型模块中，只需要我们的GaN器件，从而实现更小以及更可靠的系统。
关于器件的阻断电压，它的安全裕度高于额定值多少？
阻断电压额定值BVDS由漏极的漏电流确定。一般而言，硬击穿（不可恢复）的电压通常比额定BVDS高大约30％，或者是系统DC电压的2倍。按照惯例，最大漏极电压类似于IGBT或硅MOSFET一般的降额。关于保证的额定电压，请参阅氮化镓系统 (GaN Systems)的的规格书。
最大的漏极 - 源极电压额定值是否随结温而变化？
最大的VDS电压值具有负温度系数，这意味着漏电流（软击穿）会随温度升高而升高。但是，在整个指定的器件规格书范围内，器件的额定电压为650V。
当负电压施加到门极时，漏极到源极电压的绝对最大额定值是多少？
绝对最大漏极 – 源极额定值与规格书中规定的一样，并且不随负门极电压而变化。
雪崩击穿能力？
所有E-HEMT GaN器件都不会雪崩，因此不会有雪崩击穿评级。氮化镓系统 (GaN Systems)的器件可承受高于额定电压的电压，通常高出30％。
GaN HEMT是否具有Qrr，Trr或Eqrr？
GaN HEMT没有体二极管。因此，Qrr，Trr和Eqrr都等于零。零Qrr / Eqrr给予了损耗的减少及效率的提升。零Trr给予了高开关频率能力和低EMI。
适用于GaN的合理的死区时间是多少？
这取决于具体的应用。 一般650V GaN器件的死区时间范围为50到100 ns。 10-20ns的更小的死区时间可以应用于100V器件。对于软开关，需要选择死区时间来实现零电压转换。
GaN HEMT的dv / dt是多少？
GaN能够实现快速开关，因此dv / dt可以高于100V / ns。这通常受外部电路的限制。请确认您的驱动芯片的额定值同样为高dv / dt。
我需要反向并联二极管来反向导通吗？
无需反向并联二极管。 GaN E-HEMT的2DEG可以在没有外部反并联二极管的情况下在第三象限内导通。
SPICE模型在哪里？
SPICE模型位于本网站的各个器件页面上。
我可以并联GaN器件吗？
当然可以。GaN增强型HEMT器件具有正温度系数的通态电阻，有助于平衡并联管子上的电流。但是，由于器件以非常快的速度切换，因此应特别注意驱动电路和PCB布线。建议在所有并联器件上采用对称的PCB布局和相等的门极驱动环路长度，以确保均衡的动态电流共享。 氮化镓系统 (GaN Systems)的“GN004 GaN HEMT的并联设计要点”应用手册提供了详细的见解。
器件的封装材料是什么？
我们独有的GaNPX®封装材料是基于高温环氧基的PCB材料。与FR4类似，但具有更高的温度额定值。这使我们的器件可以指定为150°C。
器件可以承受多少次回流焊接？
器件可以承受至少3次回流焊接。
建议的回流焊接曲线是什么？
建议使用IPC / JEDEC J-STD-020 REV D.1（2008年3月）中的回流曲线
无铅（Sn-Ag-Cu）组件的基本温度曲线为：
- 预热/浸泡：60-120秒。 Tmin = 150℃，Tmax = 200℃。
- 回流：以最高为3°C /秒的速率升温，最高的峰值温度为260°C，时间为在峰值温度5°C内30秒。
- 冷却：降温速率最高为6°C /秒。
对于SnPb组装，预热至120-150°C，并使用峰值温度或235°C进行回流。
使用GaN可以实现的开关频率速度是多少？
GaN HEMT具有非常低的Rdson和Coss，从而降低导通和开关损耗。因此，它可以在比硅MOSFET高得多的开关频率下工作。在更高频率下，需要更多关注散热设计和布线。我们有许多客户使用我们的器件，从数百kHz到13.56MHz，甚至超过50MHz。
EMI在高频上是问题吗？为什么或者为什么不？
氮化镓系统 (GaN Systems)的客户发现，与以前的基于传统硅的设计相比，使用GaN时EMI得到了改善。这有几个原因，包括：
- 较小的封装和磁性元器件导致更紧密的布局，减少功率环路面积和辐射发射。
- 较短的封装引线意味着较小的寄生效应和较少的振铃，从而降低辐射和传导性辐射。
- 没有散热片和更小的封装可减少耦合，产生较少的共模噪声。
- 高频能量更容易进行滤波并使用更小的滤波器。例如，滤波200kHz需要比滤波500kHz更大更昂贵的滤波器。
- 我们的GaN E-HEMT器件没有反向恢复。 Qrr通常是硅MOSFET，IGBT和SiC系统中EMI问题最大的来源
使用氮化镓系统 (GaN Systems)的器件的系统最大的功率等级是多少？
我们的GaN E-HEMT很适合使用在比如以下应用场合：3千瓦到500千瓦的储能系统，电动汽车车载充电及其电机驱动等
– 我们提供工业界最高电流能力的GaN E-HEMT。目前最高电流为120A
– 封装易于并联使用
– 增强型氮化镓提供了稳定的宽温度范围的动态并联性能
关于更多内容，请参照应用手册GN004，“并联GaN HEMT的设计指导”
氮化镓系统 (GaN Systems)的E-HEMT支持拥有更高可靠性要求的航空与国防市场吗？
当然！GaN E-HEMT非常适合于太空探索以及航空国防的恶劣环境。
比如，在国防工业内，基于GaN的电源系统将更高效及跟轻盈，从而使得电池储能系统更便携以及提供更长的续航时间。在太空应用中，GaN能够承受恶劣的环境包括电磁场影响，温度影响， 剧烈的阳光照射以及强重力感应
对于可靠性要求高的应用支持，请联系我们的合作方Teledyne e2v
硅器件与氮化镓器件的相似处与不同处是什么？
与硅器件相同，氮化镓器件的驱动很简单。都是：
- 电压型驱动器件
- 真正的增强型器件。GaN System的器件是常关型器件
- 很容易被硅器件或氮化镓器件的驱动芯片驱动
- 可以通过改变门极电阻来调节驱动电压的上升/下降斜率
与硅器件相比，氮化镓系统 (GaN Systems)的氮化镓器件：
- 拥有更小的门极电荷，更快的开关速度，及更高的效率
- 推荐驱动电压为0V/6V,对于大电流硬开关应用场合采用-3V/6V驱动。
- 门极驱动的阈值电压为1.5V
更多的参考设计及布线请参考应用手册GN0001中的”PCB Layout Checklist” 应用手册
请直接使用我们的评估板来评估我们器件的性能 GAN器件评估板和参考设计
氮化镓器件/印制电路板的热膨胀系数
晶片的热膨胀系数
- 硅基底材料：2.6 ppm/°C
- 氮化镓材料：3.5 ppm/°C
- RDL铜材料：17 ppm/°C
封装的热膨胀系数
- 封装内的铜: 17 ppm/°C
- 封装内的印制电路板: 17 ppm/°C
用 SnPb的焊锡焊接GaN器件可行吗？
是的，可以用SnPb焊锡焊接氮化镓器件, 只要在焊接完后进行有效的清理
GaN经常工作在高于100kHz的频率,为什么GaN器件的电容和门极驱动电压曲线的测试条件却仅是100kHz,？
为了尽量减少测试电路中其他器件减少寄生参数对测试结果的影响，GaN System给出的器件CV曲线是在100kHz的测试条件下得到的，同时器件也会在1MHz的条件下做高频测试，以便在宽频率范围内取得精确的CV曲线结果。
为什么氮化镓系统 (GaN Systems)要引入新的使用5X6毫米PDFN封装的650V低电流E-HEMT?
我们引入PDFN封装就是来源于客户对此不断的需求！PDFN封装的理想应用为对开关频率没有特别高的要求但仍然想利用GaN对比传统硅器件带来的优势。对于量产及低功率应用，比如充电器，家庭电机驱动，工业电源和LED照明驱动，通过使用氮化镓系统 (GaN Systems)的PDFN器件来取代传统的硅器件，设计师们不仅能够在开关特性上有很大的收益（更干净的波形，更好的开关性能，更低的损耗）还能降低一定的成本。
我能在板上直接用氮化镓系统 (GaN Systems)的PDFN E-HEMT来取代一个PDFN的硅MOSFET吗？
氮化镓系统 (GaN Systems)的PDFN E-HEMT不能直接取代PDFN 封装的MOSFET。最重要的一点是不同的输出管脚结构。氮化镓系统 (GaN Systems)的底部散热垫连接的是源极，然而硅MOSFET的底部散热垫连接的是漏极。与此同时，门极导通的阈值也不一样。因此，如果想更好的利用氮化镓带来的快速开关性能，请参照我们的FAQ门极驱动环节或是我们的应用手册。
EZDriveSM电路是什么，如何使用？
普通标准的MOSFET控制器中已经有集成的驱动电路。氮化镓系统 (GaN Systems)的EZDriveSM电路能利用该控制器中已集成的驱动电路直接驱动我们氮化镓系统 (GaN Systems)的器件。相比较与单片集成GaN,EZDriveSM电路提供了更灵活的设计以及更好的成本控制。请参照我们的EZDriveSM电路应用手册。
什么是“管脚完全兼容”产品？
“管脚完全兼容”产品是指具有相同的管脚定义、管脚功能和兼容 PCB 封装的产品。这有助于工程师在设计中轻松采用和替换产品，并且无需改变其 PCB 布局。
GS-065-060-3-x 产品是否与 GS66516x 产品管脚完全兼容？
是的，GS-065-060-3-B 与 GS66516B 管脚完全兼容，GS-065-060-3-T 与 GS66516T 管脚完全兼容。
车规级 GS-065-060-5-x-A 产品是否与 GS66516x 产品管脚完全兼容？
是的，车规级 GS-065-060-5-B-A 与 GS66516B 引脚对引脚兼容，而车规级 GS-065-060-5-T-A 与 GS66516T 管脚完全兼容。
