加州戈利塔----高可靠性、高性能氮化鎵(GaN)電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的先鋒企業(yè)和全球供應商Transphorm, Inc. (Nasdaq: TGAN)今天宣布，公司已贏得一份美國能源部先進能源研究計劃署(ARPA-E)的合同。該項目是ARPA-E CIRCUITS計劃的一部分，通過與伊利諾伊理工大學的分包合同開展，包括提供基于氮化鎵的四象限雙向開關管(FQS)。這些開關管可用于多種電源轉(zhuǎn)換應用，如電流源型逆變器、變頻器用于驅(qū)動器和微型逆變器、矩陣式開關和固態(tài)斷路器等新型應用。此項計劃的開展得益于Transphorm深厚的氮化鎵工程專業(yè)知識(特別是其雙向氮化鎵產(chǎn)品)，以及工業(yè)界和大學對進一步探索橫向氮化鎵開關應用可能性的興趣。

Transphorm將對采用其650V氮化鎵技術(shù)的FQS平臺進行原型設計，在4引腳TO-247封裝中繼續(xù)提供業(yè)界最高的閾值電壓(4 V)。此項目預計將在一年內(nèi)完成。

真正雙向氮化鎵開關創(chuàng)新的重要意義

Transphorm的標準橫向氮化鎵場效應管(FET)器件本身即可提供雙向電流。然而，某些應用(如電機驅(qū)動的電流源逆變器、變頻器和矩陣轉(zhuǎn)換器)還需要雙向電壓控制，以有效管理電力系統(tǒng)的功率流。這種功能的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法是放置兩個串聯(lián)的FET，使用器件的主體二極管來引導和控制電流流動，或需要兩個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和兩個二極管，因此需要四個器件。

FQS也被稱為真正的雙向開關，它采用一個能夠?qū)崿F(xiàn)雙向電壓控制和雙向電流流動的單一器件來取代兩個FET或兩個IGBT+兩個二極管的方法。FQS使用兩個柵極來阻斷任何極性的電壓或通過任何方向的電流。而且，作為單一器件，F(xiàn)QS能減少實現(xiàn)預期效果所需的部件數(shù)量，從而實現(xiàn)更高的功率密度，提高可靠性，并降低整體系統(tǒng)成本。

威斯康星大學麥迪遜分校名譽教授、美國國家工程學院(NAE)和美國電機及電子工程師學會(FIEEE)院士Tom Jahns表示：“看到基于氮化鎵的雙向開關距離商業(yè)化量產(chǎn)越來越近，非常令人激動。電力電子工程師們一直焦急地期待著MOS柵極雙向開關產(chǎn)品上市，因為它們是實現(xiàn)具有廣闊前景的電源轉(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu)的關鍵器件，可以在提高許多應用的效率、功率密度和容錯能力方面帶來令人振奮的機會。它們還有望極大提高多種新型產(chǎn)品的商業(yè)可行性，包括固態(tài)斷路器和集成電機驅(qū)動器，與目前使用的硅基開關相比，F(xiàn)QS可使這些產(chǎn)品更加緊湊和高效。”

Transphorm技術(shù)研究員Rakesh Lal博士表示：“根據(jù)如今氮化鎵器件的采用情況，將FQS雙向器件推向市場的時機已經(jīng)成熟。因為電壓阻斷區(qū)可以共享，橫向氮化鎵技術(shù)能夠制造出緊湊的FQS芯片，這是使用硅或碳化硅的垂直功率器件技術(shù)無法實現(xiàn)的，從而讓氮化鎵FQS在性能和成本方面都具有明顯優(yōu)勢。通過我們的FQS，用戶可以用單個快速低損耗開關來獲得真正的雙向性。我們相信，由CIRCUITS計劃驅(qū)動的合作伙伴關系將激勵下一代電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的出現(xiàn)?！?