GaN HEMT电力电子器件技术研究进展 被引量：8

1

作者 鲍婕 周德金 +3 位作者 陈珍海 宁仁霞 吴伟东 黄伟 《电子与封装》 2021年第2期13-22,共10页

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEM... GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构,并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述,并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。 展开更多

关键词 GaN HEMT P-GAN 增强型 MIS-HEMT

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GaN HEMT器件封装技术研究进展 被引量：3

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作者 鲍婕 周德金 +3 位作者 陈珍海 宁仁霞 吴伟东 黄伟 《电子与封装》 2021年第2期1-12,共12页

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其宽禁带材料的独特性能,相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势,在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。但GaN HEMT器件的高功率密... GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其宽禁带材料的独特性能,相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势,在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。但GaN HEMT器件的高功率密度和高频工作特性,给器件封装带来了极大挑战,要使其出色性能得以充分发挥,其封装结构、材料、工艺等起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT及其组成的功率模块的典型封装结构,并对国内外在寄生电感、热管理等封装关键技术问题的研究现状,以及高导热二维材料石墨烯在GaN HEMT器件热管理中的应用进行了综述。 展开更多

关键词 GAN高电子迁移率晶体管 封装 寄生电感 热管理

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GaN HEMT栅驱动技术研究进展 被引量：8

3

作者 周德金 何宁业 +5 位作者 宁仁霞 许媛 徐宏 陈珍海 黄伟 卢红亮 《电子与封装》 2021年第2期35-46,I0002,共13页

GaN HEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高效、高频功率转换领域中有着广泛的应用前景。栅驱动芯片对于GaN HEMT器件应用起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT器件特性和驱动要求,对其栅驱动芯片的典型架构和每种芯片... GaN HEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高效、高频功率转换领域中有着广泛的应用前景。栅驱动芯片对于GaN HEMT器件应用起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT器件特性和驱动要求,对其栅驱动芯片的典型架构和每种芯片架构各自的关键实现技术研究现状进行了综述。同时介绍了GaN基单片集成功率IC的发展状况,对栅驱动芯片的实现技术进行了总结。 展开更多

关键词 GaN HEMT 栅驱动电路 电平移位 绝缘隔离 半桥

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微波固态器件与单片微波集成电路技术的新发展 被引量：9

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作者 周德金 黄伟 宁仁霞 《电子与封装》 2021年第2期47-57,共11页

对不同时代的单片微波集成电路(MMIC)的器件工艺发展和应用发展状况进行概况总结,并结合当前的研究与应用热点,重点分析以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)为代表的微波化合物固态器件和基于MMIC的异构异质集成新技术路径,并就今后发展的趋势... 对不同时代的单片微波集成电路(MMIC)的器件工艺发展和应用发展状况进行概况总结,并结合当前的研究与应用热点,重点分析以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)为代表的微波化合物固态器件和基于MMIC的异构异质集成新技术路径,并就今后发展的趋势做出展望。 展开更多

关键词 微波单片集成电路 氮化镓 砷化镓 磷化铟 异质集成

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用于GaN半桥驱动器的高速电平移位电路 被引量：2

5

作者 李亮 周德金 +1 位作者 黄伟 陈珍海 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第11期873-878,890,共7页

设计了一种GaN半桥驱动器高性能电平移位电路,一方面采用短脉冲控制的高速镜像噪声电流与噪声电流相互抵消的方法消除共模噪声,另一方面采用脉冲宽度调制(PWM)控制的正反馈互锁电路,该电路不含RC滤波,用来消除由于工艺偏差造成的差模噪... 设计了一种GaN半桥驱动器高性能电平移位电路,一方面采用短脉冲控制的高速镜像噪声电流与噪声电流相互抵消的方法消除共模噪声,另一方面采用脉冲宽度调制(PWM)控制的正反馈互锁电路,该电路不含RC滤波,用来消除由于工艺偏差造成的差模噪声,以保证输出信号稳定。抗负压电路采用降压电平移位电路实时监测高侧电压浮动状态并反馈回自举充电回路,使充电时间避开负压时间。在0.18μm 85 V BCD工艺下完成设计,工作频率达到5 MHz,上升时间为4.1 ns,下降时间为3.8 ns,满足高频GaN栅驱动应用需求。 展开更多

关键词 GAN 半桥驱动器 电平移位 瞬态噪声抑制 正反馈互锁

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用于14位210MS/s电荷域ADC的4.5位子级电路

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作者 薛颜 于宗光 +2 位作者 陈珍海 魏敬和 钱宏文 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期2312-2318,共7页

该文提出了一种用于高速高精度电荷域流水线模数转换器(ADC)的电荷域4.5位前端子级电路。该4.5位子级电路使用增强型电荷传输(BCT)电路替代传统开关电容技术流水线ADC中的高增益带宽积运放来实现电荷信号传输和余量处理,从而实现超低功... 该文提出了一种用于高速高精度电荷域流水线模数转换器(ADC)的电荷域4.5位前端子级电路。该4.5位子级电路使用增强型电荷传输(BCT)电路替代传统开关电容技术流水线ADC中的高增益带宽积运放来实现电荷信号传输和余量处理,从而实现超低功耗。所提4.5位子级电路被运用于一款14位210 MS/s电荷域ADC中作为前端第1级子级电路,并在1P6M 0.18 mm CMOS工艺下实现。测试结果显示,该14位ADC电路在210 MS/s条件下对于30.1 MHz单音正弦输入信号得到的无杂散动态范围为85.4 dBc,信噪比为71.5 dBFS,ADC内核面积为3.2 mm^2,功耗仅为205 mW。 展开更多

关键词 流水线模数转换器 电荷域 子级电路 低功耗

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大角度的多波段可调谐超材料吸波器

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作者 宁仁霞 王菲 +3 位作者 陆佳乐 李陆洋 任其林 焦铮 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期548-554,共7页

提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计.该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段(C和X波段),分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别... 提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计.该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段(C和X波段),分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别为0.937、0.999和0.993.在大角度入射时,该吸波器可保持较高的吸收效率.此外研究了设计结构的可调谐性,当顶层的二氧化钒(VO2)处于全金属状态时,微波段有三个吸收峰,吸收率最高值分别为0.939、0.827、0.92.由于VO2的电导率从30000 S/m到200000 S/m变化,吸收率在三个吸收峰上实现了动态可调.该研究结果在多波段传感检测中有潜在的应用前景. 展开更多

关键词 大角度 多波段 可调谐 超材料 吸波器

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用于GaN HEMT栅驱动芯片的高性能过温保护电路

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作者 李亮 周德金 +1 位作者 黄伟 陈珍海 《微电子学与计算机》 2023年第3期93-98,共6页

设计了一种用于GaNHEMT器件栅驱动芯片的高性能温度保护电賂,能精确响应并输出保护信号以确保电賂安全.过温保护采用两路温度检测电路来采集温度信号电压值并对电压差值进行放大,比较滤波后经过具有滞回功能的施密特触发器输出整形保护... 设计了一种用于GaNHEMT器件栅驱动芯片的高性能温度保护电賂,能精确响应并输出保护信号以确保电賂安全.过温保护采用两路温度检测电路来采集温度信号电压值并对电压差值进行放大,比较滤波后经过具有滞回功能的施密特触发器输出整形保护信号,可以克服共模噪声和温度应力的影响.基于CSMC 0.18 μm BCD工艺,完成了电路设计验证与测试,结果显示电路功能正确,可满足GaNHEMT器件栅驱动芯片应用要求. 展开更多

关键词 GAN 半桥驱动 过温保护 比较器 温度检测

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用于GaN半桥驱动的高可靠欠压锁定电路

9

作者 李亮 周德金 +1 位作者 黄伟 陈珍海 《电子与封装》 2023年第9期41-44,共4页

设计了一种用于GaN栅驱动芯片的高可靠欠压锁定电路,该电路能精确响应并输出保护信号以确保电路安全。欠压锁定采用快速响应的差分比较器电路与电阻分压采样,避免了反馈回路开关噪声引起的电路不稳定问题。在欠压锁定电路中加入电源毛... 设计了一种用于GaN栅驱动芯片的高可靠欠压锁定电路,该电路能精确响应并输出保护信号以确保电路安全。欠压锁定采用快速响应的差分比较器电路与电阻分压采样,避免了反馈回路开关噪声引起的电路不稳定问题。在欠压锁定电路中加入电源毛刺检测电路以确保产生稳定可靠的欠压锁定信号。基于CSMC 0.18μm BCD工艺,完成了电路设计。仿真结果表明,供电电压上升时阈值电压为7.3 V、下降时阈值电压为5.8 V,迟滞量为1.5 V,避免了电路在阈值电压附近反复开启与关断。 展开更多

关键词 半桥电路 欠压锁定 比较器 毛刺检测

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用于GaN HEMT栅驱动芯片的快速响应LDO电路 被引量：5

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作者 陈恒江 周德金 +2 位作者 何宁业 汪礼 陈珍海 《电子与封装》 2022年第2期50-53,共4页

设计了一种用于GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)器件栅驱动芯片的快速响应低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路,可为高速变化的数字电路提供快速响应的供电电压。该电路采用动态偏置结构,... 设计了一种用于GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)器件栅驱动芯片的快速响应低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路,可为高速变化的数字电路提供快速响应的供电电压。该电路采用动态偏置结构,通过在大负载发生时给误差放大器增加一个额外的动态偏置结构,来加快输出端的瞬态响应速度。基于0.18μm BCD工艺,完成了电路设计验证。仿真结果显示LDO瞬态响应时间小于0.5μs,可满足频率达1 MHz的GaN HEMT器件栅驱动芯片应用要求。 展开更多

关键词 高电子迁移率晶体管 栅驱动 低压差线性稳压器 快速响应

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反激变换器无源耗散型RCD箝位电路分析与设计 被引量：2

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作者 汪礼 何宁业 +2 位作者 陈珍海 胡娟 郭启利 《兰州工业学院学报》 2021年第3期66-71,共6页

为了理论计算反激变换器功率MOS管关断瞬间漏极电压尖峰极值,通过分析无源耗散型RCD箝位电路工作原理,建立功率MOS管关断后漏极电压瞬态二阶微分方程,并推导该方程取得极值的条件.结果表明:无源耗散型RCD箝位电路箝位电容C c两端电压的... 为了理论计算反激变换器功率MOS管关断瞬间漏极电压尖峰极值,通过分析无源耗散型RCD箝位电路工作原理,建立功率MOS管关断后漏极电压瞬态二阶微分方程,并推导该方程取得极值的条件.结果表明:无源耗散型RCD箝位电路箝位电容C c两端电压的稳态值V cs的设定是箝位电压极值的关键参数;V cs取值过大会导致较大的功率MOS管漏极电压尖峰,V cs取值过小会带来过高的反射能耗从而降低反激变换器的工作效率.最终选取反射能耗和变压器漏感能量相等作为约束V cs变化的条件,推导无源耗散型RCD箝位电路元件参数并给出设计实例,试验结果证明了理论分析的可行性和正确性. 展开更多

关键词 反激变换器 反射能耗 RCD箝位 漏感能量

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基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析 被引量：2

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作者 刘岩 张运杰 +3 位作者 鲍婕 徐文艺 方明 朱计生 《电子器件》 CAS 北大核心 2021年第1期7-13,共7页

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT... 集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计。将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构。通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3℃,最大热应力下降超过30 MPa。 展开更多

关键词 IGBT模块 结温 热应力 可靠性 仿真

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用于高压功率集成电路的高速电平位移电路设计 被引量：1

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作者 何宁业 孙付扬 +1 位作者 方昊 侯丽 《兰州工业学院学报》 2023年第1期80-83,共4页

介绍了一种用于高压功率集成电路的高速电平位移电路,采用窄脉冲产生电路结构,提取低压控制信号的边沿信息,将其分解为2路窄脉冲信号分别驱动高压LDMOS,实现高低压侧电路区域之间信号的快速可靠传输,大幅降低了整个电平位移电路延时和... 介绍了一种用于高压功率集成电路的高速电平位移电路,采用窄脉冲产生电路结构,提取低压控制信号的边沿信息,将其分解为2路窄脉冲信号分别驱动高压LDMOS,实现高低压侧电路区域之间信号的快速可靠传输,大幅降低了整个电平位移电路延时和运行功耗。该电路基于0.18μm 80 V BCD工艺进行仿真设计,由仿真结果可知,实现了由输入0~5V至80~85V的电平转换功能,能够满足用于GaN栅驱动芯片的高速要求。 展开更多

关键词 栅驱动 电平位移 LDMOS GAN

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用于GaN HEMT栅驱动芯片的高精度欠压保护电路 被引量：1

14

作者 陈恒江 潘福跃 +2 位作者 周德金 何宁业 陈珍海 《电子与封装》 2021年第12期50-53,共4页

设计了一种用于GaN HEMT器件栅驱动芯片、能提供快速响应高精度阈值电压的高精度欠压保护电路。该电路一方面采用宽电压摆幅和快速响应的两级比较器电路来提高处理速度;另一方面,输出整形电路采用RC低通滤波和两级施密特触发器组合滤波... 设计了一种用于GaN HEMT器件栅驱动芯片、能提供快速响应高精度阈值电压的高精度欠压保护电路。该电路一方面采用宽电压摆幅和快速响应的两级比较器电路来提高处理速度;另一方面,输出整形电路采用RC低通滤波和两级施密特触发器组合滤波,以滤除高频噪声的影响,产生稳定可靠的欠压保护输出信号。基于0.18μm BCD工艺,完成了电路设计验证,仿真结果显示电路功能正确,可满足GaN HEMT器件栅驱动芯片应用要求。 展开更多

关键词 欠压保护 比较器 高精度

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一种用于GaN HEMT栅驱动片内电源产生电路设计

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作者 申福伟 孙付扬 +2 位作者 铁瑞芳 何宁业 许媛 《科学技术创新》 2023年第16期57-60,共4页

GaN HEMT功率器件通常用于高频开关频率下(MHZ以上),尤其开关频率达到10 MHZ以上之后,对栅驱动芯片的内部的电源电路设计要求更加苛刻[1]。本文设计了一种带欠压保护功能的LDO电源产生电路,能实时检测电源电压是否处于欠压状态,进而通... GaN HEMT功率器件通常用于高频开关频率下(MHZ以上),尤其开关频率达到10 MHZ以上之后,对栅驱动芯片的内部的电源电路设计要求更加苛刻[1]。本文设计了一种带欠压保护功能的LDO电源产生电路,能实时检测电源电压是否处于欠压状态,进而通过关闭电源对芯片进行保护,避免欠压状态对芯片内部电路造成的损害。采用华润微电子0.18 um BCD工艺,完成了电路的仿真设计验证,LDO的输入电压为5 V、输出电压为1.8 V,负载电流在0 mA到20 mA,1 MHz频率跳变时测得下冲电压为500 mV左右,其负载瞬态响应的时间420 ns左右。输入电源电压从欠压到正常跳变,以及正常状态到欠压跳变过程中,欠压保护电路均能很好实现控制信号输出。 展开更多

关键词 GaN HEMT 栅驱动电路 低压差线性稳压器 欠压保护电路

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