何　亮，刘　扬

（1.中山大学电子与信息工程学院，广州510275；2.中山大学电力电子及控制技术研究所，广州510275）

宽禁带功率电子器件及其应用专辑

第三代半导体GaN功率开关器件的发展现状及面临的挑战

何亮1，2，刘扬1，2

（1.中山大学电子与信息工程学院，广州510275；2.中山大学电力电子及控制技术研究所，广州510275）

氮化镓（GaN）材料具有优异的物理特性，非常适合于制作高温、高速和大功率电子器件，具有十分广阔的市场前景。Si衬底上GaN基功率开关器件是目前的主流技术路线，其中结型栅结构（p型栅）和共源共栅级联结构（Cascode）的常关型器件已经逐步实现产业化，并在通用电源及光伏逆变等领域得到应用。但是鉴于以上两种器件结构存在的缺点，业界更加期待能更充分发挥GaN性能的“真”常关MOSFET器件。而GaN MOSFET器件的全面实用化，仍然面临着在材料外延方面和器件稳定性方面的挑战。

氮化镓；Si衬底上GaN功率电子器件；GaN MOSFET器件；产业化

引言

功率电子器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的重要推动力。功率电子器件的主要功能是通过器件的高速开关完成各种电能形式的相互变换，主要包括交直流转换、高低压变换、交流频率变换等等一系列能量形式的变换，从而可以将发电站输出的电能——“粗电”变换成日常生活可以使用的各种“细电”。可见器件性能优劣将直接影响到电能的利用效率［1］。

目前，市场上主流的功率电子器件主要是基于半导体Si材料制备的。从20个世纪70、80年代开始，Si基微电子技术经过几十年的发展，器件形式不断演化，性能不断推陈出新。……