GaN は高電圧アプリケーションに強力なソリューションを提供
電子工学の分野では、より高い動作電圧へのトレンドは、効率と電力密度の向上が求められる様々なアプリケーションにおいて重要な進展です。ガリウムナイトライド（GaN）技術は、これらの要求を満たすための強力なソリューションとして浮上しています。
産業環境では、内部電圧レールも上昇しています。これらの高い電圧は、モータードライブ、コンプレッサー、大型 HVAC システムなどのアプリケーションにおいて、より高い電力を提供するために重要です。
新興経済国は、急速に成長する消費者および産業部門と共に、電力網の不安定さに直面しています。電圧の変動とラインスウェルは、老朽化したインフラによって悪化することが多く、電子システムに重大な脅威をもたらします。
高電圧環境におけるシリコンデバイスの課題
すべての電力デバイスには定義された動作限界があります。例えば、725 V のシリコン MOSFET は通常、650 V まで安全に動作し、725 V まで降格されます。725 V を超える電圧に長時間さらされると、局所的な加熱と潜在的な構造損傷を引き起こすアバランシェブレークダウンが発生する可能性があります。雷撃や主電源の誤配線による電圧スパイクや電力網の不安定さによるラインスウェルは、これらのデバイスを限界を超えて押し進め、壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。
エネルギーロス – GaN vs. シリコン
R = 導通損失 - RDS(ON)
C = スイッチング損失 - COSS
高電圧アプリケーションにおける PowiGaN 技術の利点
対照的に、PowiGaN デバイスにはシリコンデバイス固有のアバランシェブレークダウンメカニズムがありません。内部カスコード構造と高いブレークダウン電圧（通常は定格電圧の 2 倍以上）が、高電圧スパイクや長時間のラインスウェルに耐えることを可能にします。これらのデバイスは、電圧スパイク中に一時的に抵抗が増加し、効率がわずかに低下しますが、性能に目立った影響を与えることなく迅速に回復します。複数のスパイクイベントや長時間のスウェルでも、PowiGaN デバイスは劣化することなく安全かつ効果的に動作を維持します。
PowiGaN の将来の高電圧アプリケーションにおける役割
Power Integrations が最近導入した 1250 V PowiGaN デバイスは、重要な進展を示しています。このデバイスは、1000 V の動作ピークを可能にし、かなりの降格を提供し、電力網の不安定さや電源の障害に対する強力な保護を提供します。これらのデバイスは現在、シリコンカーバイド (SiC) デバイスが伝統的に支配していた領域に侵入し、その適用範囲を広げています。
まとめると、PowiGaN 技術は、電力網の不安定さに対して顕著な利点を提供し、現在の市場で大きな優位性を持っています。それは、拡大する消費者市場において高品質で信頼性の高い製品を提供することを保証します。さらに、PowiGaN の強力なカスコード構造と高電圧アプリケーションの可能性により、将来の電力エレクトロニクスの分野で重要な役割を果たすことが期待されます。
