Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2016 - zeszyt 5

Tranzystory GaN w falowniku mostkowym o wysokiej częstotliwości przełączeń (250kHz)

10.15199/48.2016.05.09

Jacek RĄBKOWSKI

nr katalogowy: 98173
10.15199/48.2016.05.09

W artykule omówiono zagadnienia związane z projektowaniem i budową falownika mostkowego wykorzystującego azotkowo-galowe (GaN) tranzystory typu Gate Injection Transistors (GIT). Przedstawione są podstawowe właściwości tych tranzystorów wraz z tematyką dotyczącą ich sterowników bramkowych. Następnie zaprezentowany jest model laboratoryjny falownika o mocy 2kVA pracującego z częstotliwością przełączeń równą 250kHz. Artykuł ilustrowany jest wynikami badań laboratoryjnych. Abstract. The paper discuses issues related to design and construction of the H-bridge inverter using Gallium Nitride (GaN) Gate Injection Transistors (GIT). Basic features of the transistors are shown together with gate driver topics. Then, a laboratory model of the 2kVA inverter operating at switching frequency of 250 kHz is presented. The paper is illustrated with experimental results. Design and construction of the Hbridge inverter using Gallium Nitride (GaN) Gate Injection Transistors Słowa kluczowe: azotek galu (GaN), falownik jednofazowy, sterowniki bramkowe. Keywords: gallium nitride (GaN), single-phase inverter, gate drivers. Wstęp Obok intensywnej ekspansji nowej technologii przyrządów półprzewodnikowych mocy z węglika krzemu (SiC) [1]-[4] następuje w ostatnim czasie także rozwój w zakresie elementów wykonanych z azotku galu (GaN) [5]- [19]. Pozytywne doświadczenia energoelektroników z diodami i tranzystorami SiC spowodowały, że kolejne przyrządy oparte na materiale o szerokim paśmie zabronionym (wide band-gap) przyjmowane są z dużym zainteresowaniem. Wydaje się, że ich droga do zastosowań praktycznych może być krótsza. Właściwości materiałowe GaN takie, jak prawie 3-krotnie szersze pasmo zabronione i 10-krotnie wyższa wartość krytycznego natężenia pola elektrycznego niż w krzemie (Si) [1] przy wyższej od 4H-SiC ruchliwości nośników, predysponują tranzystory azotkowogalowe do pracy w obszarze wyższych częstotliwości. Gorsza przewodność termiczna powoduje, [...]

Bibliografia

[1] Barlik R., Rąbkowski J. , Nowak M., Przyrządy mocy z węglika krzemu (SiC) i ich zastosowanie w energoelektronice, Przegląd Elektrotechniczny, 82 (2006), nr 11,1-8
[2] Rąbkowski J. Peftitsis D., Nee H.P. , SiC power transistors - a new era in power electronics is initiated, IEEE Industrial Electronics Magazine, 6 (2012), n.2, 17-26
[4] Kaminski N., State of the art and future of wide band-gap devices, Proc. of European Conference on Power Electronics and Applications EPE, 2009, 1-9
[5] Kikkawa T. et al . ,Commercialization and reliability of 600 V GaN power switches, IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS), 2015
[6] Y.-F. Wu et al, Performance and Robustness of First Generation 600-V GaN-on-Si Power Transistors, The 1st IEEE Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications (WiPDA), 2013, S1-002.
[7] -, GaN Technology Overviev, Efficient Power Conversion, 2012 (epc-co.com/epc/)
[8] Reusch D., Strydom J., Evaluation of Gallium Nitride Transistors in High Frequency Resonant and Soft-Switching DC-DC Converters, IEEE Transactions on Power Electronics, 30 (2015), n. 9, 5151-5158.
[9] Huang X., Liu Z., Li Q., Lee F.C., Evaluation and Application of 600V GaN HEMT in Cascode Structure, IEEE Transactions on Power Electronics, 29 (2015), n.5, 2453-2461
[10] Uemoto Y. et al., Gate Injection Transistor (GIT) - A normally- Off AlGaN/GaN Power Transistor Using Conductivity Modulation, IEEE Transaction on Electron Devices, 54 (2007), n.12, 3393-3399
[11] Ishida M., Ueda T., Tanaka T., Ueda D., GaN on Si Technologies for Power Switching Devices, IEEE Trans. On Electron Devices, 60 (2013), n.10, 3053-3059
[12] Ueda T., Recent Advances and Future Prospects on GaNbased Power Devices, Proc. of the International Power Electronics Conference - ECCE Asia, 2014, 2075-20178
[13] Ueda D., Fukuda T., Nagai S., Sakai H., Otsuka N., Morita T., Negoro N., Ueda T., Tanaka T., Present and Future of GaN Power Devices, Proc. of 8th Conference on Integrated Power Systems CIPS 2014, 1-5.
[14] Morita T., Tamura S., Anda Y., Ishida M., Uemoto T., Ueda T., Tanaka D., Ueda D., 99,3% efficiency of Three-Phase Inverter for Motor Drive Using GaN-based Gate Injection Transistors, 26th IEEE Applied Power Electronics Conference, 2011, pp. 481-484.
[15] Yifeng Wu, Kebort D., Guerrero J., Yea S., Honea J., High Frequency GaN Diode-free Motor Drive Inverter with Pure Sine-wave Output, Proceedings of PCIM 2012, Nurnberg
[16] Hensel A., Wilhelm C., Kranzer D., Application of a new 600V GaN Transistor in Power Electronics for PV Systems, 15th Int. Power Electronics and Motion Control Conference, 2012
[17] Tuysuz A., Bosshard R., Kolar J.W. , Performance Comparison of a GaN GIT and a Si IGBT for High-speed Drive Applications, Proc. of Int. Power Electronics Conference, 2014, 1904-1911
[18] Rąbkowski J., Barlik R., Experimental evaluation of GaN gate Injection Transistors, Przegląd Elektrotechniczny 91 (2015), nr 3, 9-12
[19] Brueske S., Fuchs F.W, Analysis of the Switching Behaviour of 650 V GaN Semiconductors and Design of a Two-Step Gate Voltage Driver, Proc. of PCIM Europe, 2015, 1369-1376

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 98173 "Tranzystory GaN w falowni..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2016-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2016-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma