該研究成果為：“A 600V GaN Active Gate Driver with Dynamic Feedback Delay Compensation Technique Achieving 22.5% Turn-on Energy Saving”，是一種針對第三代半導體GaN功率器件柵極控制的延時補償分段驅動技術，可有效緩解開關損耗和EMI的折衷關系。該論文是中國大陸在ISSCC會議上發表的第一篇關于高壓（600V等級）GaN驅動技術的論文。

 

GaN功率器件具有工作頻率高、導通電阻小、溫度特性好等優點，已成為未來高功率密度電源系統的首選器件。

 

在高功率密度電源系統應用中，如何降低系統EMI噪聲和損耗是當前GaN功率驅動芯片面臨的一個重要挑戰。孫偉鋒教授團隊通過采用延時補償技術與分段控制技術相結合的方式，依靠相位檢測和動態補償，抵消檢測及控制延時的影響，有效降低dV/dt及開關損耗，并解決了柵極振蕩、誤導通、EMI噪聲等可靠性問題（圖1、圖2）。

 

與固定柵極電流驅動技術相比，在100MHz頻率下，新技術的EMI噪聲在40V和400V工作電壓下分別降低6.3%與5.5%（圖3），同時，在相同dV/dt應力條件下，重載開關損耗在40V和400V工作電壓下分別降低20.9%與22.5%（圖4）。

 

圖1 氮化鎵驅動芯片延時補償分段驅動技術結構示意圖

圖2 通過反饋延時補償優化分段驅動的控制效果示意圖

 

圖3 分段驅動技術與固定柵極電流驅動技術EMI噪聲對比

 

圖4 分段驅動技術與固定柵極電流驅動技術開啟功耗對比

 

據悉，國際固態電路年度會議（ISSCC）始于1953年，通常是各個時期國際上最尖端固態電路技術最先發表之地。由于ISSCC在國際學術、產業界受到極大關注，因此被稱為集成電路行業的“奧林匹克大會”。本次東南大學的研究成果也得到了華潤上華科技有限公司在工藝制備上的支持