品質(zhì)因數(shù)

為了在電源轉(zhuǎn)換電路中有效地比較增強(qiáng)型氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管和功率MOSFET 的性能潛力，我們首先看看各種品質(zhì)因數(shù)的定義。

MOSFET 器件的制造商常用一個(gè)給定的柵極電荷(QG)與導(dǎo)通電阻(RDS(ON))的乘積的品質(zhì)因數(shù)，用來標(biāo)示器件經(jīng)過新一代改進(jìn)及與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比。這種品質(zhì)因數(shù)非常有用，因?yàn)椴还芫某叽缍啻?，這種品質(zhì)因數(shù)對(duì)特定的技術(shù)或“某代”器件來說幾乎是常數(shù)。此外，它與器件的性能有關(guān)，可用來預(yù)測(cè)新技術(shù)于改進(jìn)后的功耗，但當(dāng)器件用作開關(guān)元件而不是導(dǎo)通元件時(shí)，這種品質(zhì)因數(shù)的差異并不明顯。因此我們將討論兩種不同的品質(zhì)因數(shù)。第一個(gè)是傳統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)。我們把它稱為“整流器品質(zhì)因數(shù)”，因?yàn)檫@種品質(zhì)因數(shù)最適合用于當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管被用作整流器時(shí)，例如降壓轉(zhuǎn)換器的低側(cè)晶體管。我們稱第二種品質(zhì)因數(shù)為“開關(guān)品質(zhì)因數(shù)”，因?yàn)樗钸m合描述常用作開關(guān)元件的性能，例如標(biāo)準(zhǔn)降壓轉(zhuǎn)換器的上側(cè)晶體管。在這兩種品質(zhì)因數(shù)中，開關(guān)性能在‘硬開關(guān)’轉(zhuǎn)換器的電路中比較重要。

圖5顯示了氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON) 與QGD 的關(guān)系。從圖中可以看出，基于開關(guān)品質(zhì)因數(shù)，氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管與任何具有等效額定電壓的硅器件相比均具有明顯優(yōu)勢(shì)。以下是一些觀察所得的結(jié)果：

• 40V 的氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管相當(dāng)于25 V 的橫向硅器件

• 100V 的氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管相當(dāng)于40 V 的垂直硅器件

• 200V 的氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管相當(dāng)于100 V 的垂直硅器件

圖5: 氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON)與QGD的關(guān)系。

圖6: 氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管和各種等效硅MOSFET 器件的RDS(ON)與QG的關(guān)系。

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