一种用于GaN FET的双通道电容隔离式栅极驱动器设计

针对氮化镓功率器件(GaN FET)栅极驱动电路应用,本文设计了一款具有4 kVRMS隔离电压能力的双通道电容隔离式栅极驱动器,采用通-断键控(on-off keying,OOK)、脉冲双模式,分别应对高速、低速信号传输;采用商用半导体工艺中金属层作为基板,并采用聚酰亚胺(polyimide,PI)层作为介质层,形成较高耐压的电容,电容典型值为90 fF;采用微电流振荡器作为芯片核心振荡器,使振荡频率达到600 MHz的同时具有较低功耗,保证高速信号的有效传输。基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)工艺设计验证,此驱动器电路的共模脉冲抑制(common mode transient immunity,CMTI)能力高达100 kV/μs,数据典型传输延时小于20 ns,典型传输速率可达10 Mbit/s。

用于GaN功率开关的低损耗高频全GaN栅极驱动器

介绍了一种用于高功率高速GaN功率开关的全GaN栅驱动电路。该电路主要基于两个常开型GaN HEMT和一个自偏置电阻。根据该拓扑结构的门限效应,提出了集成脉冲宽度调制功能的全GaN栅极驱动器。使用两个6 W的GaN HEMT搭建该驱动器,并将其输出连接到一个45 W GaN功率开关的栅极,形成一个DC/DC升压转换器的低侧开关,并进行实验验证。实验结果表明,在20%~80%占空比下,电路具有低损耗(约1 W)和高达60 MHz的开关工作频率,测得的方波开关时间达到了纳秒级。该研究结果为GaN功率开关及驱动器进一步使用微波单片集成电路(MMIC)工艺进行全集成提供了理论依据和实测数据。

一种纳秒级半导体激光器集成微模块

为提升半导体激光器在高重频下工作的稳定性,并满足模块高集成度的需求,研制了一款纳秒级半导体激光器集成微模块。该微模块包括半导体激光器芯片、装载激光器芯片的基板以及驱动电路。在基板侧面设计金属化过孔,将半导体激光器芯片的电极从基板侧面引出,实现了激光的垂直发射;采用球栅阵列(BGA)封装GaN HEMT和GaN驱动器,优化电路布局和半导体激光器的回流路径,减小寄生电感,实现了1 ns的发光脉冲宽度,工作重频达到了1 MHz;同时,发光脉冲信号的前沿抖动度小于60 ps,脉冲宽度抖动度小于200 ps,表明其具有较高的稳定性。最后,采用高透明、耐高温的灌封胶对该微模块实现集成化封装,整体尺寸仅为6mm×5mm×2.6mm。