Abstract
The subject of this paper is the mutual comparison of switching energy losses in cascode gallium nitride HEMT and silicon "superjunction" MOSFET transistor, both designed for a maximum operating voltage of 650 V. For the purpose of analysis the transistor switching characteristics, the double pulse test method was implemented. Detailed computer simulation models developed in programs of the SPICE family were used. Data on transient turn -on and turn-off processes were generated by LTspice simulation tool, in a wide range of drain currents, using two different gate resistance values for driving the transistors under test. The obtained results indicate superior switching characteristics of gallium nitride devices in comparison to silicon components, especially during the high drain current transistor operation. During the one transistor switching cycle, the total energy losses in the GaN HEMT were simulated, for a drain current of 30 A, and found to be five to eight times lower when compared to tested Si MOSFET transistor.
Highlights
Упоредни приказ прекидачких губитака енергије приликом симулације рада GaN HEMT "Transphorm" TP65H035WS и Si MOSFET "STMicroelectronics" STW57N65M5, са отпорником у гејту од 15 Ω
Рад са отпорником у гејту од 15 Ω је знатно пригушио осцилације напона и струје GaN HEMT-а у случајевима прекидања струја до 1 А, при искључивању транзистора
Упоредни приказ транзијентних струја сорса на транзисторима GaN HEMT "Transphorm" TP65H035WS и "STMicroelectronics" STW57N65M5, при процесу искључења, са отпорником у гејту од 15 Ω, за симулиране струје дрејна од 0,4 А, 1 А, 4,5 А, 7 А, 10 А, 20 А и 30 А
Summary
На слици 1 је приказана електрична шема кола које је коришћено у симулационим моделима за прорачун прекидачких губитака енергије. Помоћу два укључивања испитиваног транзистора, одређују његове карактеристике током прелазних процеса успостављања и прекидања струје дрејна. Будући да су код оба испитивана транзистора управљачки елементи силицијумски MOSFET транзистори, модели упаљача на гејтовима су имали исте карактеристике. У табели 1 су приказане основне техничке карактеристике силицијумског “superjunction” MOSFET транзистора, “STМicroelectronics” STW57N65M [8], и каскодног галијум – нитридног HEMT-a, “Transphorm” TP65H035WS [9]. Који пресудно утиче на рад полупроводничких прекидача на високим фреквенцијама, код каскодног транзистора TP65H035WS je око 50 пута мањи у односу на “superjunction” MOSFET STW57N65M, сличних номиналних параметара. Чак и овако мала вредност наелектрисања инверзног опоравка транзистора TP65H035WS је последица постојања нисконапонског упаљачког силицијумског MOSFET-a у каскодној структури: код монолитног галијум – нитридног HEMT-а је QRR = 0 С [2]. Више детаља о рачунарским симулацијама губитака енергије у GaN HEMT, као и totem-pole PFC колу заснованом на транзисторима TP65H035WS, наведено је у референцама [7] и [12]
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Zbornik radova Elektrotehnicki institut Nikola Tesla
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
