本文作者 作者 Bernhard Zojer, Francesco Di Domenico, Eric Persson
尽管氮化镓（GaN）作为一种很有前景的功率半导体材料早已为人所熟知，但由于需要特殊且昂贵的衬底材料，氮化镓（GaN）的应用领域受到了限制。然而，近年来，全球在低成本硅衬底上制造可靠的氮化镓晶体管方面取得了重大进展，这为氮化镓的更广泛取应用带来了可能。
氮化镓属于宽禁带（WBG）半导体材料，能产生更高的电场强度，因此开关的尺寸比硅小得多。这在高压应用（600 V 及以上）中尤为重要，因为 GaN 和硅（Si）器件的终端电容通常相差近一个数量级。更重要的是，氮化镓开关是异质结高电子迁移率晶体管（HEMT）。在这里，导电沟道是通过高导电性二维电子气（2DEG）在氮化镓/氮化镓界面上形成的。因此，典型的氮化镓晶体管是一种横向器件，不包含物理 p-n 结。这就是为什么氮化镓晶体管不仅可以用作功率晶体管，还可以用作二极管，反向传导沟道电流。由于硅超结 (SJ) MOSFET 本征 p-n 体二极管的反向恢复电荷 Qrr 较高，而且其输出电容具有极强的非线性，因此通常无法实现这种操作。在硬开关半桥中，这两种效应都会导致巨大的开关电流、应力和损耗[1]。因此，用开关取代二极管是氮化镓最重要的优势之一，它允许使用新的电源拓扑结构，例如图腾柱 PFC。此外，氮化镓晶体管的横向结构可实现开关与其他无源或有源元件（"氮化镓集成电路"）的单片集成。这一特性可用于许多极具吸引力的新应用，如双向开关、半桥集成或集成栅极驱动。
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