6月8日， 南方科技大學 在官網宣布，他們研發的GaN器件取得了突破性進展——成功將器件的閾值 從1.7V提升到 8.4V ，解決了 閾值低和閾值不穩定 問題。

而有了這項技術，氮化鎵有望能夠采用通用型驅動器，而無需定制驅動器，可以提高安全性，降低整體成本，將進一步推動氮化鎵的普及。

相關研究成果已發表在IEEE International Electron Devices Meeting和IEEE Electron Device Letters上。

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傳統難題：

驅動電路復雜

在理想情況下， 65% 的硅基功率器件應用都可以采用氮化鎵進行替代，但是前提是要解決2個問題： 成本較高，驅動電路復雜 ，特別是后者。

相比之下，硅器件驅動電路選擇性非常廣，而GaN器件對驅動的要求很嚴苛，需要專門的驅動器，從而增加了設計復雜度，也額外增加了系統成本。

據南科大解釋，現有的基于“p型氮化鎵肖特基柵極”的商用氮化鎵功率晶體管存在閾值低和閾值不穩定問題，從而對柵極驅動電路提出了苛刻的要求，并對整個電路系統的安全性提出了挑戰。

為此，通過優化GaN器件結構，來簡化驅動設計，成為了業界的研發焦點。

南科大新技術：

閾值高達8.4V

南科大 研究發現，柵極p-GaN是氮化鎵功率晶體管閾值不穩定性的主要來源。 當p-GaN空穴量不足時，功率晶體管的閾值就會往正向漂移。 傳統氮化鎵功率晶體管的p-GaN層為浮空狀態，空穴量無法被直接控制，從而導致了器件閾值的不穩定。

為了解決這個問題，南科大提出一個新思路——將柵極p-GaN層用一個p型晶體管與源極進行，通過p型晶體管來控制p-GaN層與源極的空穴交換。

根據該思路，南科大制備了一種新型氮化鎵功率晶體管，成功將器件的閾值從1.7V提升到3.2-8.4V范圍內，可據需求自由調節，并實現了較高的閾值穩定性。

另外，該器件還解決了另一個難題——在傳統的氮化鎵功率晶體管中，閾值、反向導通電壓、比導通電阻存在很強的耦合關系，無法單獨優化其中一個性能，而不影響其他方面的性能。而南科大提出的結構在很大程度上，可以使閾值、反向導通電壓、比導通電阻三者進行解耦，從而為同時優化三種性能提供了空間。

有了這項技術突破，預計驅動電路難題將可以得到解決，氮化鎵器件未來的發展速度將會越來越快，無論是智能手機，還是廚房電器和電動汽車，氮化鎵都有望成為一種高性價比的功率轉換解決方案。

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