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氮化镓简介及其应用场景

巨霖 来源:巨霖 2024-11-27 17:06 次阅读

氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)作为最新一代的半导体材料,近年来在电力电子应用领域引发了广泛关注。其卓越的性能和独特的优势,使其成为实现高效电力转换的重要选择。

氮化镓简介及其应用场景

氮化镓简介

GaN是一种宽带隙半导体材料,禁带宽度约为3.4电子伏特(eV)。GaN材料本身具有许多独特的性质:GaN的热导率较高,有助于其在高功率应用中的散热性能;GaN的禁带宽度是硅的大概三倍,击穿场强高约十倍,GaN的宽禁带使其能够在更高的电压和温度下稳定工作,GaN的电子迁移率高,使得它能够处理更高频率的信号

应用场景

这些优异的物理特性使得氮化镓在高频、高温、大功率应用方面表现出色。

1.高频和高功率电子器件

GaN广泛应用于射频RF)和微波频率的电子器件,尤其是在通信领域。GaN功率放大器因其能够在高频和高功率下稳定运行,因此被用于4G5G基站、雷达、卫星通信等系统中。与传统的硅基功率放大器相比,GaN功率放大器具有更高的效率和更好的线性性能,能够提供更大的输出功率和更小的体积。

2.功率电子器件

GaN广泛应用于高效电源管理和电力转换。由于GaN具有更低的导通损耗和开关损耗,GaN基功率器件(如GaN晶体管)在电动汽车(EV)充电器、太阳能逆变器、服务器电源以及各种电力电子设备中得到应用。GaN的高效性使得设备能够实现更小的体积和更高的工作频率,从而提高能效并降低散热需求。

3.电动汽车(EV)和电力传输系统

随着电动汽车和可再生能源设备的普及,GaN作为高效功率转换器件的应用越来越广泛。电动汽车中的充电器和逆变器利用GaN器件实现高效能量转换,提高了电动汽车的续航里程和充电效率。同时,GaN在高压电力传输中也有重要的应用,能够在提高效率的同时减少体积和成本。

PowerExpert具体案例分析

英飞凌旗下的GaN Systems专注于GaN功率半导体器件的开发与应用,其官网提供了GaN的spice model,从其官网下载spice model,在PowerExpert 中搭建如下图所示的半桥双脉冲test bench,仿真其在开关时的损耗。

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仿真结果如下:

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可以从上图结果中得到VDS和IDS计算出开关过程中的损耗与实测结果进行比对。

欢迎从官网申请试用我们的软件,过程中的任何疑问可联系support威廉希尔官方网站 人员,期待与您的交流!

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原文标题:PowerExpert致力于氮化镓电力电子产品的应用与仿真

文章出处:【微信号:巨霖,微信公众号:巨霖】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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