电源设计中尝试使用GaN晶体管
gan 晶体管是新电源应用的理想选择。它们具有小尺寸、非常高的运行速度并且非常高效。它们可用于轻松构建任何电力项目。在本教程中，我们将使用 gan systems 的 gan gs61008t 进行实验。
gs61008t的特点
这是一种非常先进的功率晶体管。它是高电流、高电压和高开关频率应用的理想选择。它的特点是低电感和低热阻，所有这些都包含在一个小封装中。其非常高的开关效率使其最适合用于极端功率应用。最常见的应用包括 ac-dc 转换器、工业电机、机器人、牵引、d 类音频放大器和快速电池充电，即使在无线模式下也是如此。以下是它的一些值得注意的功能：
顶部冷却配置；
rds（开）：7 毫欧（0.007 欧）；
id（最大）：90 a；
漏源电压（vds）：100 v；
用 0 v 和 6 v 之间的电压简单驱动“门”；
低电感；
结工作温度（tj）：从-55°c到+150°c；
非常高的开关频率（》 10 mhz）；
快速且可控的上升和下降时间；
尺寸为 7.0 x 4.0 毫米；
热阻：0.55°c/w；
存在两个“门”，以便在 pcb 上进行舒适的布置。
rds（on） 和效率的模拟
我们可以首先分析饱和状态下 rds （on） 的测量值，从而分析功率器件的静态效率。应用示意图见图2。
图2 gan静态测试接线图
电路的静态工作值如下：
电压：100 伏；
负载电阻：5欧姆；
vg：6v；
通过负载的电流：19.98 a；
rds （on） 值为 0.0061167 ohm （6.1 mohm）。在电路的工作条件下，仿真计算了器件的静态电阻值，确认了官方数据表上的一般特性。
我们得到 gs61008t 的效率值：99.8778%。
在这些条件下，即使 20 安培的电流穿过漏源结，gan 在工作时也几乎保持低温。耗散实际上等于 gs61008t：2.44 瓦。
有趣的是，当任何类型的负载应用于电路输出时，静态效率都非常高。效率百分比非常高，分析了 1 欧姆和 101 欧姆之间的欧姆电阻。电阻值的扫描可以通过 spice 指令进行：
.step 参数负载 1 101 2
rds（on） 对温度的依赖性
不幸的是，温度总是会影响任何电子元件。随着温度的变化，gan 也会受到操作条件的影响。幸运的是，所检查的 gan 模型最大限度地减少了这些变化。仿真提供了 -55° c 和 +150° c 之间温度的观察结果。虽然 ds 结的电阻值在所有工作条件下都不相同，但电路的效率始终非常高，大于 99.7 %在所有情况下。
图 3：rds（on） 作为温度的函数
gs61008t 的 ids 与 vds
一个非常有趣的模拟功能是突出了在不同栅极极化下漏极电流与 vds 电压相关的趋势。mosfet 的行为随结温变化极大。以下示例提供了一个经典电路，例如上面检查的电路，其中以下静态参数有所不同：
mosfet：gs61008t
vds：从 0 v 到 20 v 连续；
vg：从 2 v 到 6 v，步长为 1 v；
结温：25 v 和 150 v。
请记住，要改变 vds，可以使电源电压 v1 多样化或修改负载 r1 的电阻值。由于我们正在以 1 v 的步长检查栅极电压 vgs，因此我们将在图中观察到的曲线指的是等于 2 v、3 v、4 v、5 v 和 6 v 的五个驱动电压。 spice 指令来自因此，在仿真软件中设置的电压发生器 v1 和 v2 的扫描如下：
.dc v1 0 100 1 v2 2 6 1
此外，还必须提供以下 spice 指令来设置系统温度，分别为 25°c 和 150°c：
.temp 25
或者
.temp 150
通过执行直流仿真，软件生成如图4所示的图形。
图表非常清晰，表达了一个基本概念：组件在较低温度下工作得更好。25°c 的结温可实现出色的性能和非常高的效率。在 150 °c 的极限温度下，传输中的电流会急剧降低，几乎将其值减半，即使栅极上的电压值不同。
图 4：gs61008t gan mosfet 的特性曲线
结论
要使用 gan，强烈建议查阅官方数据表，以避免超出制造商施加的限制并实现设备的最大性能。可以进行其他模拟示例，例如通过修改“栅极”电压来控制和测量“漏极”电流，或电路效率随温度的变化。无论如何，必须考虑到，今天，gan 是极其快速、坚固且功能强大的开关器件，并且在未来，它们将允许制造性能越来越高的汽车和转换器。
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这是一种非常先进的功率晶体管。它是高电流、高电压和高开关频率应用的理想选择。它的特点是低电感和低热阻，所有这些都包含在一个小封装中。其非常高的开关效率使其最适合用于极端功率应用。最常见的应用包括 ac-dc 转换器、工业电机、机器人、牵引、d 类音频放大器和快速电池充电，即使在无线模式下也是如此。以下是它的一些值得注意的功能：
顶部冷却配置；
rds（开）：7 毫欧（0.007 欧）；
id（最大）：90 a；
漏源电压（vds）：100 v；
用 0 v 和 6 v 之间的电压简单驱动“门”；
低电感；
结工作温度（tj）：从-55°c到+150°c；
非常高的开关频率（》 10 mhz）；
快速且可控的上升和下降时间；
尺寸为 7.0 x 4.0 毫米；
热阻：0.55°c/w；
存在两个“门”，以便在 pcb 上进行舒适的布置。
rds（on） 和效率的模拟
我们可以首先分析饱和状态下 rds （on） 的测量值，从而分析功率器件的静态效率。应用示意图见图2。
图2 gan静态测试接线图
电路的静态工作值如下：
电压：100 伏；
负载电阻：5欧姆；
vg：6v；
通过负载的电流：19.98 a；
rds （on） 值为 0.0061167 ohm （6.1 mohm）。在电路的工作条件下，仿真计算了器件的静态电阻值，确认了官方数据表上的一般特性。
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有趣的是，当任何类型的负载应用于电路输出时，静态效率都非常高。效率百分比非常高，分析了 1 欧姆和 101 欧姆之间的欧姆电阻。电阻值的扫描可以通过 spice 指令进行：
.step 参数负载 1 101 2
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图 3：rds（on） 作为温度的函数
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vg：从 2 v 到 6 v，步长为 1 v；
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