上篇推文我们讲到了氮化镓GaN是什么，那么今天这篇文章我们将跟大家分享GaN如何提高效率！
功率晶体管是造成开关电源功率损耗的主要因素之一。晶体管损耗通常分为两类；传导损耗和开关损耗。传导损耗是指晶体管接通电流时引起的损耗，而开关损耗则是在开关状态之间转换时发生的损耗。
打开之后的GaN晶体管（和硅晶体管一样）就像是设在漏源之间的电阻，通常表示为Ron，传导损耗与此电阻成比例。GaN和其他WBG材料的主要优势是它们在击穿电压和Ron之间的关系。图1显示了硅、GaN和碳化硅(SiC，另外一种WBG材料)的这种关系的理论限值。可以看出，达到给定的击穿电压时，WBG设备的Ron远低于硅，GaN是三者当中最低的。由于硅即将达到理论限值，要继续提高Ron，就需要使用GaN和其他WBG材料。
图1：Si、GaN和SiC晶体管的Ron相对于击穿电压的理论限值
除了改善传导损耗之外，使用GaN还可以减少开关损耗。多种因素都会引发开关损耗，其中有几种可以通过使用GaN加以改善。一种损耗机制是由于晶体管中的电流在漏源电压开始下降之前就开始流动，如图2所示。在此期间，损耗（等于电压电流乘积）非常大。提高开关开启的速度将降低转换期间产生的损耗。GaN晶体管可以比硅晶体管更快开启，所以能够降低这种转换造成的损耗。
图2：开关转换期间的漏电压和电流波形
GaN降低开关损耗的另一种方法是不使用体二极管。为避免发生短路情况，半桥的两个开关均断开时会出现一个时间段，称为“死区时间”。在此期间，电流继续流动，但是由于两个开关均已关闭，所以会迫使电流通过体二极管。体二极管开启后的效率比硅晶体管的Ron电阻低得多。GaN晶体管没有体二极管。原本流经硅晶体管体二极管的电流反而会流经Ron电阻。这显著降低了死区时间内产生的损耗。
由于硅晶体管的体二极管在死区时间内导通，因此必须在打开另一个开关时将其关闭。在此期间，电流会在二极管关闭后反向流动，从而增加损耗。GaN晶体管中不存在体二极管，所以反向恢复损耗接近零。
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