GaN 晶体管的性能测试，器件GS61008T

GaN晶体管是新功率应用的理想选择。它们具有小尺寸、非常高的运行速度并且非常高效。它们可用于轻松构建任何电力项目。在本教程中，我们将使用 GaN Systems 的 GaN GS61008T 进行实验。

GS61008T的特点

这是一种非常先进的功率晶体管。它是高电流、高电压和高开关频率应用的理想选择。它的特点是低电感和低热阻，所有这些都包含在一个小封装中。其非常高的开关效率使其最适合用于极端功率应用。最常见的应用包括 AC-DC 转换器、工业电机、机器人、牵引、D 类音频放大器和快速电池充电，即使在无线模式下也是如此。以下是它的一些值得注意的功能：

· 顶部冷却配置;

· Rds(开)：7 毫欧(0.007 欧姆);

· ID(最大值)：90 A;

· 漏源电压 (Vds)：100 V;

· 用 0 V 和 6 V 之间的电压简单驱动“门”;

· 低电感;

· 结点工作温度(Tj)：从-55°C到+150°C;

· 非常高的开关频率(> 10 MHz);

· 快速且可控的上升和下降时间;

· 尺寸为 7.0 x 4.0 毫米;

· 热阻：0.55°C/W;

· 存在两个“门”，以便在 PCB 上进行舒适的布置。

Rds(on) 和效率的模拟

我们可以首先分析饱和状态下 Rds (on) 的测量值，进而分析功率器件的静态效率。。

电路的静态工作值如下：

· VCC：100V;

· 负载电阻：5欧姆;

· Vg：6伏;

· 通过负载的电流：19.98 A;

Rds (on) 值为 0.0061167 Ohm (6.1 mOhm)。在电路的工作条件下，仿真计算了器件的静态电阻值，确认了官方数据表上的一般特性。

我们得到GS61008T的效率值：99.8778%。

在这些条件下，GaN 在工作时几乎保持低温，即使漏源结被 20 安培的电流穿过。事实上，耗散等于 GS61008T：2.44 瓦。

有趣的是，在电路输出施加任何类型的负载时，静态效率都非常高。效率百分比非常高，分析 1 欧姆和 101 欧姆之间的欧姆电阻。电阻值的扫描可以通过 SPICE 指令执行：

.step 参数加载 1 101 2

RDS(on) 对温度的依赖性

不幸的是，温度总是会影响任何电子元件。随着温度的变化，GaN 的工作条件也会发生变化。幸运的是，所检查的 GaN 模型最大限度地减少了这些变化。仿真提供了对 -55° C 和 +150° C 之间温度的观察。虽然 DS 结的电阻值在所有工作条件下并不相同，但电路的效率始终非常高，大于 99.7 %在所有情况下。

GS61008T 的 Ids 与 Vds

一个非常有趣的模拟特征是突出了在栅极的不同极化下漏极电流相对于 Vds 电压的趋势。Mosfet 的行为随着结温的变化而发生极大的变化。下面的例子提供了一个经典电路，例如上面检查过的电路，其中以下静态参数有所不同：

· 场效应管：GS61008T

· Vds：从 0 V 到 20 V 连续;

· Vg：从 2 V 到 6 V，步长为 1 V;

· 结温：25 V 和 150 V。

请记住，要改变 Vds，可以使电源电压 V1 多样化或修改负载 R1 的电阻值。由于我们以 1 V 为步长检查栅极电压 Vgs，因此我们将在图表上观察到的曲线指的是等于 2 V、3 V、4 V、5 V 和 6 V 的五个驱动电压。SPICE 指令来自因此，在仿真软件中设置的电压发生器 V1 和 V2 的扫描如下：

.dc V1 0 100 1 v2 2 6 1

此外，还必须提供以下 SPICE 指令来设置系统温度，分别为 25°C 和 150°C：

.温度 25

或者

.温度 150

试验表达了一个基本概念：该组件在较低温度下工作得更好。25°C 的结温可实现出色的性能和非常高的效率。在 150°C 的极限温度下，传输中的电流急剧减少，几乎减半，即使栅极上有不同的电压值。

结论

要使用 GaN，强烈建议查阅官方数据表，以避免超出制造商规定的限制并实现设备的最大性能。可以进行其他模拟示例，例如通过修改“栅极”电压来控制和测量“漏极”电流，或电路效率随温度的变化。无论如何，必须考虑到，今天，GaN 是极其快速、强大和强大的开关器件，并且在未来，它们将允许制造性能越来越高的汽车和转换器。