图1 氮化镓MOS管的电容元件位置的简图
这些电容是施加在各个端子的电压的函数。图1显示了这些电容值随着漏极至源极电压的增加而变化。电容随VDS的增加而下降,因为氮化镓器件的自由电子在逐渐耗尽。举例来说,起始COSS输出电容)的下降是由于接近表面的二维电子气耗尽所引起。继续增加VDS将加深耗尽区域,从而增加电容极板之间的距离。
氮化镓MOS管和硅 MOSFET的输出电容损耗比较
在半桥的‘硬’开关(器件同时切换电压和电流)过程中,导通时的转换能量(相等于存储在两个器件的COSS能量)在导通时耗掉。在典型的降压转换器中另外一个的开关节点的电压转换(关断时)被认为是‘软”开关,因为我们用电感能量,以无损耗方式来对COSS充电。在过去,与实际开关损耗相比,这个损耗并没有这么重要,但随着器件的开关速度持续地改进,这个损耗变得重要起来。这个值可以通过对COSS与电压曲线所得的积分计算出来。图2对100V和200V的氮化镓及硅 MOSFET器件的COSS与电压关系进行了比较(所有器件都已归一化为25mΩ)。我们可以从图3的QOSS与电压关系的曲线图看到,与等效的硅器件相比,氮化镓MOS管具有小很多的QOSS总损耗值。此外,在一半的额定电压值时,氮化镓MOS管的QOSS损耗值为等效硅器件的三分之二至二分之一之间。
图2 eGaN FET和等效MOSFET器件的归一化至25mΩ时的COSS和VDS的关系
图3 eGaN FET和等效MOSFET器件的归一化至25mΩ时的QOSS和VDS的关系