氮化镓里的增强型和耗尽型说的到底是什么 - Pcim展会

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氮化镓器件资料里，增强型、耗尽型、常关型、常开型和级联型经常一起出现。它们并非几组随意替换的营销名称。增强与耗尽描述栅极电压如何改变沟道，常关与常开描述零栅压时器件呈现的状态，级联则描述用两只不同器件组合出外部端口特性的结构。把这三个层次分开，术语就不会互相打架。

二维电子气让耗尽型器件天然导通

氮化镓异质结界面能够形成高浓度二维电子气，这条导电沟道在没有正向栅压时也可能存在。对耗尽型器件而言，栅极需要把沟道中的载流子耗尽，器件才关断。若驱动电源失效、栅极回到零电位，器件倾向恢复导通，因此外部系统必须认真处理上电、掉电和故障状态。

“耗尽”说的是关断动作通过耗尽已有载流子完成，不是器件用久后性能被耗尽。这个词描述场效应控制机理，与寿命和能量消耗无关。把它理解成零栅压状态，比从字面猜测更准确。

增强型器件先压住沟道，再由栅极打开

增强型氮化镓通过栅极结构让零栅压下的沟道保持关断，施加合适正向栅压后才导通。p-GaN 栅、凹槽栅等结构都可服务于这一目标，但栅极允许电压、阈值特性和驱动方式会因结构不同而变化。“增强型”说明外部端口呈常关特性，不代表所有增强型器件的栅极都能按硅 MOSFET 的习惯驱动。

增强型常被直接等同于常关型，是因为多数使用场景下两者对应。概念仍有侧重点：增强与耗尽属于器件物理分类，常关与常开属于外部状态描述。讨论栅极结构时用前者更清楚，讨论系统上电安全状态时用后者更直接。

级联型的常关来自两只器件配合

级联结构常把一只低压常关硅 MOSFET 与高压耗尽型氮化镓器件串联。外部栅极控制低压 MOSFET；它关断时，内部节点电压变化会让氮化镓器件也进入关断。对外部电路而言，整个组合在零栅压下保持关断，可以使用较熟悉的驱动电平。

但级联型并没有把高压器件变成增强型。组合内部仍是一只耗尽型氮化镓，动态过程中还存在内部寄生电感、电容和电压分配。讨论开关损耗、反向导通和高频振铃时，需要看到内部两只器件；讨论外部控制接口时，则可以把它当成常关三端器件。

反向导通不能照搬体二极管概念

横向氮化镓器件通常没有硅 MOSFET 那样的寄生体二极管，但在反向电流条件下仍能导通。反向压降和损耗受栅极状态、沟道机制及死区影响。说“没有体二极管”不等于“不能反向续流”，也不等于死区期间没有损耗。这里又是一组结构概念与外部功能概念的区别。

增强型与耗尽型的边界，落在栅极如何建立或移除导电沟道。常关与常开描述外部静态状态，级联型描述实现这种状态的组合办法。把物理机理、端口表现和结构层次分开，氮化镓资料里的几组名称就能各自归位。

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    文章来源：PCIM电力元件可再生能源管理展

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