Maximizando o Desempenho de HEMTs de Porta p-GaN de 650 V: Caracterização Dinâmica de RON e Considerações de Projeto de Circuito

A caracterização sistemática de um transistor de potência GaN de modo de aumento de 650 V/13 A com porta p-GaN é apresentada. Parâmetros críticos do dispositivo, como a resistência R ON e a tensão de limiar V TH, são avaliados sob condições de operação estáticas e dinâmicas (ou seja, de comutação). A R ON dinâmica apresenta uma dependência diferente da tensão de acionamento da porta V GS em relação à R ON estática. Embora seja razoavelmente suprimida em tensões V GS mais altas de 5 e 6 V, a degradação na R ON dinâmica é significativamente maior em tensões V GS mais baixas de 3 a 4 V, o que é atribuído ao deslocamento positivo em V TH durante operações de comutação. Além da caracterização de dispositivos discretos, um circuito de teste de pulso duplo projetado sob medida com capacidade de teste de 400 V e 10 A é construído para avaliar o desempenho de comutação transiente dos transistores de potência de porta p-GaN. Condições ótimas de acionamento da porta são propostas para: 1) fornecer uma sobrecarga de porta suficiente para minimizar o impacto do deslocamento de V TH na R ON dinâmica; e 2) deixar espaço suficiente para proteger o dispositivo de tensões excessivas na porta. Além disso, considerações sobre o projeto do circuito de acionamento da porta e layout da placa também são discutidas, levando em conta as características de comutação rápida dos dispositivos GaN.