Журнал «Электротехнический рынок» март-апрель №2 2022 г.

ТЕМА НОМЕРА
Компактное зарядное устройство мощностью 100 Вт
на GaN-транзисторах
В режиме отсечки ток прерывается, сопротивление
между истоком и стоком составляет
десятки МОм. При этом транзистор подобен
выключателю с разомкнутыми контактами.
Режим насыщения — это когда напряжение
между истоком и стоком практически не зависит
от силы тока, протекающего через транзистор.
Сопротивление при этом можно считать
близким к нулю, то есть транзистор в режиме
насыщения подобен выключателю с замкнутыми
контактами. В обоих указанных режимах
мощность, рассеиваемая на транзисторе, очень
мала и не вызывает его значительного нагрева.
Помимо режимов отсечки и насыщения у
МОП-транзистора есть еще и третий режим
— активный (иначе называемый линейным).
В этом режиме наблюдается зависимость между
напряжением сток-исток и током через канал
транзистора, близкая к линейной. В активном
режиме происходит рассеивание мощности,
сопоставимое с мощностью нагрузки, в результате
происходит нагрев полупроводникового
прибора и потери электроэнергии.
работает в активном режиме, нерационально
тратя электроэнергию на нагрев. Уменьшить
данный параметр можно двумя способами. Вопервых,
уменьшить размеры кристалла. И, вовторых,
применить полупроводниковый материал
с большей подвижностью электронов. Оба
способа можно применять как по отдельности,
так и вместе. Например, силовые транзисторы
на основе SiC могут иметь меньшее время рассасывания
по сравнению с аналогичными кремниевыми,
хотя подвижность зарядов в карбиде
кремния ниже, чем в чистом кремнии. Дело в
том, что высокая тепловая устойчивость SiC позволяет
изготавливать кристаллы меньших размеров,
чем у приборов из чистого кремния, при
той же номинальной мощности.
А если выбрать материал с большей подвижностью
зарядов? Обратимся к таблице, где сравниваются
параметры полупроводниковых материалов.
Рекордсменом по подвижности электронов
Переход из режима отсечки в режим насыщения
и обратно у реально существующих
МОП-транзисторов всегда происходит через
активный режим. Это связано с конечным быстродействием
полупроводниковых приборов.
После того, как транзистор «получил команду»
выйти из режима насыщения, какое-то время
требуется на рассасывание носителей заряда
из канала.
Задача заключается в увеличении скорости
рассасывания зарядов. Чем она выше, тем короче
промежуток, в течение которого транзистор
Инвертер компании Transphorm на GaN
мощностью 3,5 кВт, работающий на частоте 100 кГц
18 № 2 (104) 2022 | «ЭР» | www.market.elec.ru