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GaN器件在微型UPS中的应用.docx
资料介绍
GaN器件在微型UPS中的应用
——从器件特性到超高功率密度设计的工程实践
一、引言
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）是继SiC MOSFET之后又一类正在改变功率变换格局的宽禁带半导体器件。与SiC MOSFET主要面向中高压大功率场景不同，GaN HEMT在650V耐压等级以下的中小功率场景中展现出独特的优势：极低的开关损耗、超高的开关频率（可达MHz级）和卓越的功率密度。在微型UPS（<5kVA）和边缘计算UPS中，GaN器件使电源体积缩小至传统方案的1/3-1/2，功率密度突破10W/in³。2025年，GaN HEMT在20kVA以下UPS中的渗透率正在快速提升。本文将从器件物理特性、驱动设计、高频磁性元件和系统集成四个方面进行系统阐述。
二、GaN HEMT器件特性
2.1 物理结构
GaN HEMT基于AlGaN/GaN异质结结构，在异质结界面形成二维电子气（2DEG），具有极高的电子迁移率（约2000cm²/V·s，远高于Si的1350cm²/V·s和SiC的900cm²/V·s）。高电子迁移率使GaN器件具有极低的导通电阻。
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