GaN HEMT基 本概述
氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(High Electron Mobility Transistors)作为宽禁带(WBG)功率半导体器件的代表，器件在高频功率应用方面有巨大的潜力。GaN材料相比于 Si 和SiC 具有更高的电子迁移率、饱和电子速度和击穿电场，如图1所示。
由于材料上的优势，GaN功率器件可以实现更小的导通电阻和栅极电荷(意味着更优秀的传导和开关性能)。因此GaN功率器件更适合于高频应用场合，对提升变换器的效率和功率密度非常有利。目前GaN功率器件主要应用于电源适配器、车载充电、数据中心等领域，也逐渐成为5G基站电源的最佳解决方案。
GaN HEMT的分类
按照器件结构类型：可分为横向和纵向两种结构，如图2所示。横向GaN功率器件适用于高频和中功率应用，而垂直GaN功率器件可用于高功率模块。垂直GaN 功率器件尚未在市场上出售，目前处于大量研究以使器件商业化的阶段。
按照器件工作模式：可分为常开(耗尽型)和常关(增强型)两种方式，如图3所示。在横向结构中由AlGaN/GaN异质结组成的GaN异质结场效应晶体管(HFET)包括一层高迁移率电子：二维电子气(2DEG)，2DEG在功率器件漏极和源极之间形成通道。常开(耗尽型)：当栅源电压为零时，漏源极之间已存在2DEG通道，器件导通。当栅源电压小于零时，漏源极2DEG通道断开，器件截止。常关(增强型):当栅源电压大于零时，漏源极之间2DEG通道形成，器件导通。
常开(耗尽型)器件在启动过程中可能会出现过冲或失去功率控制，因此不适用于电源变换器等应用中。常关(增强型)器件通过简单的栅极驱动控制，在电力电子广泛应用。
两种常见的常关型GaN HEMT
(共源共栅型和单体增强型)
单体增强型P-GaN功率器件单体增强型器件在AlGaN势垒顶部生长了一层带正电(P型)的GaN层。P-GaN层中的正电荷具有内置电压，该电压大于压电效应产生的电压，因此它会耗尽2DEG中的电子，形成增强型结构。单体增强型器件优点：内部寄生参数较小，开关性能会更加优异。
共源共栅型GaN功率器件通过低压增强型Si MOSFET和耗尽型GaN HFET串****联封装形成常关器件。Si MOSFET的输出电压决定了HFET的输入电压，在导通模式下共享相同的沟道电流。共源共栅型GaN功率器件的缺点：两个器件的串联连接增加封装的复杂性，将在高频工作环境中
