級聯結構氮化鎵功率器件及其在無線電能傳輸系統中的應用

摘要：為了進一步提升電能轉換效率,介紹了一款基于650 V氮化鎵高電子遷移率晶體管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)的共柵共源級聯(cascode)結構開關管及其在無線電能傳輸方面的應用。在GaN HEMT器件設計方面,通過仿真討論了器件的場板設計對電容和電場的影響。所制造的cascode器件在650 V時漏電約為2 μA,在源漏電壓400 V時輸入電容Ciss、輸出電容Coss和反向傳輸電容Crss分別為1 500 pF、32 pF和12 pF,動態導通電阻升高約16%。基于該款cascode器件設計并展示了一款240~320 kHz、滿載功率1 kW的無線充電樣機,在200~1 000 W負載范圍內效率明顯高于Si器件,最高效率超過95%。