cascode

cascode,共源共栅。就是级联三极管cascade triodes的缩写,其实就是一个mos管工作在共源(M1),一个mos管工作在共栅(M2)。

 

### 原理 GaN Cascode结构通常由一个增强型(E - mode)的低压硅MOSFET和一个耗尽型(D - mode)的氮化镓(GaN)HEMT(高电子迁移率晶体管)级联组成。硅MOSFET的源极接地,漏极与GaN HEMT的栅极相连,GaN HEMT的源极连接到硅MOSFET的漏极,而GaN HEMT的漏极作为整个GaN Cascode结构的漏极。当在硅MOSFET的栅极施加正电压时,硅MOSFET导通,为GaN HEMT的栅极提供合适的偏置电压,使GaN HEMT也处于导通状态;当硅MOSFET栅极电压为零时,硅MOSFET截止,GaN HEMT的栅极电位改变,使其也截止,从而实现对整个器件导通和关断的控制。 ### 应用 - **电源转换**:在开关电源中,GaN Cascode器件能够显著提高开关频率,减小无源元件(如电感、电容)的尺寸,从而提高电源的功率密度和效率。例如,在服务器电源、电信电源等应用中,可实现更小体积、更高效率的电源设计。 - **无线充电**:由于其高速开关特性和低导通电阻,GaN Cascode适合用于无线充电系统中的功率转换电路,能够提高充电效率和充电速度。 - **电机驱动**:在电动汽车、工业电机等驱动系统中,GaN Cascode可以实现快速的开关动作,降低开关损耗,提高电机驱动系统的效率和性能。 ### 特点 - **高速开关特性**:GaN材料具有高电子迁移率和短的载流子渡越时间,使得GaN Cascode能够实现快速的开关转换,开关速度比传统的硅功率器件快很多,能够有效降低开关损耗。 - **低导通电阻**:GaN HEMT本身具有较低的导通电阻,与硅MOSFET级联的GaN Cascode结构进一步优化了导通特性,降低了通态损耗,提高了功率转换效率。 - **高击穿电压**:氮化镓材料具有较高的临界电场强度,使得GaN Cascode能够承受较高的电压,适用于高电压应用场景。 - **小尺寸**:由于其高速开关特性允许使用更小的无源元件,并且GaN器件本身的集成度较高,因此GaN Cascode可以实现更小的封装尺寸,有利于设备的小型化设计。 ```python # 以下是一个简单的伪代码示例,模拟GaN Cascode的开关控制 def gan_cascode_control(gate_voltage): if gate_voltage > 0: return "ON" # 导通状态 else: return "OFF" # 截止状态 # 测试 gate_voltage_1 = 5 gate_voltage_2 = 0 print(gan_cascode_control(gate_voltage_1)) print(gan_cascode_control(gate_voltage_2)) ```
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