·硅器件推动了全新应用的出现；
·硅器件被证实更为可靠；
·硅器件在多方面易于使用；
·硅器件具更低成本。
以上的优势是基于硅器件的基本物理特性,加上庞大的在制造基础设施和工程方面投资。现在我们来了解它的几个基本性能,以及它与其它替代材料的比较。表1展示了作为用在能量管理市场的三种竞争半导体材料的四种主要电气性能。
表1 氮化镓、碳化硅及硅材料在300 Kelvin时的材料性能
如何使用以上的基本结晶参数对功率晶体管的性能进行比较,其中的一个办法是比较以上三个器件理论上可实现的最大性能。功率器件的众多特性对目前的电源转换系统具有相当的影响,其中五个最重要的特性包括器件的传导效率、击穿电压、开关速度，尺寸及成本。
从表1的数据(对氮化镓二维电子气的高迁移率做出调整后)我们可以得出作为击穿电压及材料函数的理论上最小电阻(电导的倒数)。
图1展示了由于碳化硅与氮化镓器件具有比较高的临界电场强度,使它们的电阻及击穿电压具优越关系,允许器件在给定的击穿电压下,尺寸更小及端子得以更紧密地排列。此外,与碳化硅器件相比,氮化镓器件的另一个额外的优势是高二维电子气的电子迁移率,使它能够在给定的电阻和击穿电压下,具有更小尺寸。
图1 硅、碳化硅及氮化镓的理论导通电阻与阻挡电压能力的关系的比较。
图2展示了在一个普通降压转换器电路硅MOSFET与氮化像器件的功耗的比较。它们的导通电阻是相可的,因此在总功耗方面的芹异来白氮化镓场效应晶体管的卓越开关性能。
表2比较了氮化镓场效应晶体管与相同导通电阻的MOSFET的尺寸。氮化镓场效应晶体管由于具有高效晶片级LGA封装及更小的晶片尺寸,大大缩小了器件在印刷电路板上的总体占位区域。
表2 功率 MOSFET的各个封装与意化镓场效应品体管的LGA封装的比较。
氮化镓场效应晶体管建构于一个比较新的技术,因而它的制造成本比等效硅器件为高。但这是暂时的情况。我相信我们会逾越这个障碍,实现比等效功率MOSFET或IGBT更低的成本。