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Transphorm的GaN器件达到短路里程碑

材料来源：雅时

与安川电机的合作成果“颠覆”了GaN在电机驱动和其他大功率系统中的应用

GaN公司Transphorm利用专利技术，使GaN功率晶体管的短路耐受时间(SCWT)长达5 µs。

这是有史以来首次达到的成就，标志着整个行业的重要里程碑。Transphorm表示，证明GaN能满足耐用型功率逆变器所需的短路能力，这类功率逆变器包括伺服电机、工业电机和汽车动力系统，传统上由硅IGBT或SiC MOSFET提供支持，未来五年，GaN在以上领域的TAM（Total Addressable Market，可获取市场总量）将超过30亿美元。

该项目是在安川电机公司的支持下开发的，安川电机是Transphorm的长期战略合作伙伴，也是中低压驱动器、伺服系统、机器控制器、工业机器人的制造商。

对伺服系统而言，GaN成为一种极具吸引力的功率转换技术，因为与现有解决方案相比，GaN可使效率更高、尺寸更小。为此，GaN必须通过严格的稳健性测试，其中最具挑战性的是承受住短路冲击。发生短路故障时，器件必须在高电流和高电压的极端条件下正常运行。系统检测到故障并停止运作可能需要几微秒。这段时间内，器件必须能自行承受短路故障。

安川企业技术部基础研发部经理Motoshige Maeda说：“如果功率半导体器件无法承受短路，那么系统本身可能出现故障。人们普遍认为，GaN功率晶体管无法满足像我们这种重型功率应用所需的短路要求。安川电机与Transphorm合作多年后，我们相信这种看法毫无根据，现在证明我们的观点是对的。我们对Transphorm取得的成就感到兴奋，并期待能展示这种GaN新特性如何使我们的设计受益。”

短路技术已在新近设计的15 mΩ 650 V GaN器件上得到验证。值得注意的是，在50 kHz的硬开关条件下，该器件效率峰值达99.2%，最大功率为12 kW。该器件不仅性能优异，而且可靠性高，满足高温高压应力要求。

Transphorm首席技术官兼联合创始人Umesh Mishra表示：“标准GaN器件的短路耐受时间仅为几百分之一纳秒，这对于故障检测和安全关断来说太短了。然而，凭借我们的级联架构和关键专利技术，在不增设外部元件的情况下，我们证实短路耐受时间可长达5 µs，从而保持器件的低成本和高性能。”他认为研究成果将“颠覆”GaN在电机驱动和其他大功率系统中的应用。

明年，对SCWT成果的完整介绍、实证分析及更多内容预计将在一场大型电力电子会议上公布。

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