GaN HEMT功率器件如何利用电容来优化器件？学习下英飞凌多年前的专利，我仿佛又到了新的思考！

做点有趣的事，做个不那么无聊的灵魂。这样的我，你爱了吗？

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在GaN中加入电容的设计，到底好还是不好，取决于你是否需要它？

就比如在逆变器中，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。也就是DC to AC。逆变器就是一种将低压（12或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电的电子设备。

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栅漏电容Cgd会引起密勒平台现象，栅漏极结电容又被称作密勒电容。对于高速开关桥臂，桥臂电路中的某一开关管在快速开关瞬间引发的du/dt会干扰与其处于同一桥臂的互补开关管，引起桥臂串扰。尽管该现象在Si MOSFET 和SiIGBT的应用中已有出现，但并不明显。而在GaN器件的应用中，一方面由于开关速度很快，串扰现象较为明显；另一方面，eGaN HEMT的栅极阈值电压比一般类型的Si MOSFET低很多，通常仅为1.3V左右，栅极正向电压尖峰极易达到阈值电压，致使开关管误导通，进而造成桥臂直通。如果负向串扰电压超过开关管的栅极负压承受范围，也会造成开关管损坏。

串扰问题抑制方法:

由于密勒电容是GaN器件自身结构决定的固有寄生电容，所以无法通过减小密勒电容来解决问题(大多数低于1，只有0.几个pf，已经非常小了)，只能通过外部电路对串扰问题进行抑制。根据在驱动电路中是否加入有源器件，抑制的方法分为无源抑制方法和有源抑制方法。其基本思路均为在GaN器件关断时造就低阻抗回路，尽可能降低串扰电压幅值。

无源抑制方法主要有：

减小关断电阻。在驱动关断支路减小驱动电阻，使得发生串扰时驱动关断回路阻抗和压降尽可能小，低于栅极阈值电压。但该电阻同时起到抑制关断回路振荡的阻尼作用，因此也不宜过小，需折中选取。很多时候较难选到合适的阻值能同时兼顾串扰电压抑制和阻尼振荡。

负压关断。驱动关断时将低电平设置为负压，在正向串扰发生时，使串扰电压峰值限制在栅极阈值电压以下，以避免误导通。但关断负压值也应保持在一定范围内，防止负向电压尖峰损坏栅极。

在栅源极间并联电容。在栅源极间并联电容虽然会降低栅极关断回路的等效阻抗，但也会降低GaN器件的开关速度，增加开关损耗，从而限制了GaN器件性能优势的发挥。

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今天我们来看看英飞凌的大作，是关于并联电容的。人在Cgd之间并联一个电容，增加寄生，降低减慢dv dt。并且要求crss 在0V和400v时的比值小于特定的值！

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等效图如上所示。在看这个之前我们先理一下。各电容的计算方法。

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以上参考《氮化镓电力电子器件原理与应用》绿皮的那个，北京航空航天大学出版社。经典书籍！

可以使用栅极电阻器来控制。该栅极电阻器违背固有的栅极漏极电容Cgd或米勒电容而起作用，以提供转换速率控制。然而，对于其它类型的半导体器件（诸如III-V族半导体器件和基于III族氮化物的晶体管器件）而言，栅极电阻器导致高损耗。这是Cgd对于基于III族氮化物的器件而言是非线性的结果，其导致转换速率是非线性的。因此，如果开关速度的最快的部分被限制于特定的值，则总的开关速度与合期望的相比变得更慢并且损耗更高。附加地，转换速率取决于负载电流。

用于控制III-V族半导体器件和基于III族氮化物的器件（诸如基于III族氮化物的HEMT）中的转换速率的进一步的方法是包括与固有的栅极漏极电容Cgd并联耦合的附加的电容。附加的电容是线性的，从而组合的并联电容的特性由附加的线性电容器支配，并且因此使dv/dt线性化。虽然这种方法可能造成总的栅极电荷增加，但是用于基于III族氮化物的晶体管器件的栅极电荷低，从而栅极电荷上的任何增加是可接受的，因为与其它类型的半导体器件（诸如基于硅的晶体管器件）相比总的栅极电荷仍然低。

附加的电容可以是由外部电容器提供的。外部电容器可能导致尺寸上的增加，并且还导致要求晶体管器件的封装中的附加引脚以用于将外部电容器连接到晶体管器件。根据在此描述的实施例，耦合在III-V族晶体管器件（例如基于III族氮化物的晶体管器件）的漏极和栅极之间的附加的电容器被集成到半导体器件中。附加的电容器可以被集成到布置在包括晶体管器件的半导体器件的主表面上的金属化结构中，并且可以被单片集成到金属化结构中。因此，线性化电容器可以被添加到等效电路中而不要求额外的引脚或显著地增加所占据的尺寸，从而转换速率被线性化并且是更精确地可控制的。

晶体管器件包括反向传输电容Crss，其是晶体管器件的取决于漏极源极电压Vds的动态特性。通过包括耦合在栅极和漏极之间的附加的电容器，由于附加的电容器的线性化效应，在特定的Vds值下的Crss值增加。

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所以，看了这么多，你学废了吗？喜欢就点个关注再走！

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