Renesas выпустила первые низковольтные GaN-транзисторы — от 5 до 1,2 мОм

Посадочное место совместимо с кремниевым MOSFET. Это важнее любых процентов в рекламных материалах: значит, прибор можно попробовать в существующей плате.

Renesas выпустила первые низковольтные GaN-транзисторы — от 5 до 1,2 мОм

До недавнего времени нитрид галлия в силовой электронике означал высокое напряжение: зарядные устройства, источники питания, преобразователи на сотни вольт. Низковольтный диапазон до 100 В оставался территорией кремниевых полевых транзисторов, где у них всё было в порядке и с ценой, и с характеристиками.

Положение меняется. В портфеле появилось первое семейство низковольтных приборов с индуцированным каналом на 100 вольт: RTP100E005G1FL, RTP100E2P6G1FL, RTP100E1P8G1FL-DSC и RTP100E1P2G1FL-DSC. Диапазон сопротивления открытого канала — от 5 до 1,2 мОм.

Что заявлено по характеристикам

Производитель приводит сравнение с сопоставимыми приборами на том же материале:

  • добротность в режиме жёсткого переключения ниже на величину до 35 процентов;
  • добротность в режиме мягкого переключения ниже на величину до 63 процентов;
  • заряд обратного восстановления отсутствует;
  • малый полный заряд затвора и заряд выходной ёмкости.

На уровне системы обещано следующее: выигрыш по КПД в 1–3 процента относительно кремниевых схем, снижение потерь переключения на 40–70 процентов, рост удельной мощности до двух раз, уменьшение габаритов магнитных элементов и пассивных компонентов, а также снижение требований к активному охлаждению.

Эти цифры — заявления производителя, и воспринимать их нужно соответственно: они получены на выбранных схемах при выбранных условиях. Но физика за ними стоит реальная, и объяснить её стоит.

Почему отсутствие обратного восстановления так важно

В кремниевом полевом транзисторе есть паразитный диод, образованный структурой самого прибора. В схемах синхронного выпрямления и в мостовых топологиях этот диод неизбежно проводит ток в интервалах мёртвого времени.

Беда в том, что при закрывании диод не перестаёт проводить мгновенно. Накопленные в его структуре носители заряда нужно вывести, и на это время через прибор течёт обратный ток — то самое обратное восстановление. Результат: дополнительные потери, всплески тока, электромагнитные помехи и ограничение по частоте переключения.

У приборов на нитриде галлия такого диода нет. Проводимость в обратном направлении обеспечивается самим каналом, и накапливать нечего. Отсюда и ноль в графе заряда обратного восстановления, и возможность поднимать частоту преобразования без расплаты в виде потерь.

Выше частота — меньше требуемая индуктивность и ёмкость в схеме. Именно поэтому в обещаниях фигурируют уменьшенные магнитные элементы: это не отдельное улучшение, а прямое следствие перехода на более высокую частоту.

Совместимое посадочное место — ключевой пункт

Приборы выпускаются в нескольких стандартных корпусах с посадочным местом, совместимым с кремниевыми транзисторами, в исполнениях с нижним и двусторонним охлаждением.

Для разработчика это значит больше, чем любые проценты в рекламных материалах. Совместимое посадочное место позволяет попробовать новый прибор на существующей плате, не перерисовывая топологию.

Оговорку всё же сделать нужно: поставить транзистор в то же место физически — не то же самое, что получить работоспособную схему. Приборы на нитриде галлия требуют аккуратного управления затвором, переключаются быстрее и гораздо чувствительнее к паразитным индуктивностям в цепи затвора и силового контура. Схема драйвера почти наверняка потребует переделки, а топология силовой части — пересмотра на предмет длины петель.

Куда их ставят

Заявленные применения охватывают довольно широкий спектр:

  • центры обработки данных с шинами 800 В и 48 В — синхронное выпрямление и многофазные понижающие преобразователи;
  • человекоподобная робототехника;
  • промышленная автоматизация и приводы электродвигателей;
  • электроинструмент;
  • солнечные микроинверторы.

Приборы доступны вместе с отладочными платами. Для радиолюбителя, собирающего мощный преобразователь или контроллер привода, это тот случай, когда есть смысл посмотреть на отладочный комплект: на нём видно, как разведена цепь затвора и силовая петля, а в низковольтной мощной схеме эти детали решают всё.

 

Другие новости

28.09.2026
Прототип на программируемой логике — не готовый чип, но и не презентация. Это этап, на котором архитектуру уже можно проверить, а...
26.09.2026
Транспортные карты и пропускные системы — та область, где отечественная микроэлектроника работает в серии давно и без громких...
Регистрация