¿Pueden los FET de GaN ser controlados directamente por señales de nivel lógico?

Conducir la puerta a 3,3 V está dentro de las especificaciones, por lo que no debería pasar nada malo.

Sin embargo, tenga en cuenta que R _dson solo está garantizado para el accionamiento de compuerta de 5 V. El gráfico de R _dson en función del voltaje de la puerta le brinda una guía de lo que obtendrá a 3.3 V, pero esto no es una garantía. Parece que debe esperar alrededor de 600 mΩ. No puede basar un diseño de volumen en "probablemente alrededor".

A pesar de la exageración de marketing al comienzo de la hoja de datos sobre R _dson excepcionalmente bajo , el R _dson en realidad es bastante alto. La corriente de fuga de la puerta también es bastante alta.

Parece que el aspecto inusual de este FET es que puede cambiar 100 V con solo un controlador de compuerta de 5 V. Si solo necesita cambiar 30 V, o puede proporcionar una unidad de compuerta de 10-12 V, hay FET mucho mejores. Esta es definitivamente una parte especial. No he buscado el precio, pero espero que también diga "especialidad".

El paquete también requiere bastante soldadura de aire caliente para el trabajo manual, a diferencia de un SOT-23 que se puede soldar con un soldador común.

Según tengo entendido, es posible, porque supera el voltaje máximo de umbral de puerta (2.5 V). Lo que debe tener en cuenta es que no tiene mucho margen para tolerar el ruido que podría inducirse en el voltaje de la puerta. Muchos MOSFET de Si normales tienen umbrales de alrededor de 2-3 voltios, pero en la mayoría de los casos se usa un controlador con un voltaje más alto (5 - 10 V) para tener suficiente margen para los picos de voltaje inducidos que podrían hacer que el voltaje de la compuerta esté por debajo de los umbrales durante algún instante. No estoy seguro de si puede evitar esto haciendo un diseño lo suficientemente bueno en su caso.

La segunda razón para usar un voltaje más alto es que el Rdson será más bajo, pero si está de acuerdo y la disipación del MOSFET es suficiente para asegurar que no se alcance la temperatura máxima, entonces esto no debería ser un problema.

El tercer problema para usar un controlador de puerta es debido a la alta potencia/corriente entregada a la puerta, pero este GaN FET parece necesitar una corriente promedio muy baja:

0,08 nC * 1 MHz = 80 uA

(Tenga en cuenta que el voltaje de la puerta no es de 0,12 nC, sino de 0,08 nC a 3,3 V).

Por supuesto, como dijo, el tiempo de conmutación será mucho más alto de lo esperado debido a la resistencia interna de las salidas del microcontrolador, por lo que llevará más tiempo llenar la capacitancia de la puerta. No estoy seguro acerca de esta resistencia interna del microcontrolador, por lo que no puedo decir mucho al respecto.

Visto todo esto, parece lógico decir que podría funcionar, pero es arriesgado por el bajo headroom hasta el umbral de tensión.

Si una mayor resistencia no es un problema, aún consideraría el límite de corriente bastante reducido. A 3V, el FET entrará en la región lineal a aproximadamente 1A de corriente de drenaje. En este punto, el "RdsON", si el término aún es válido, se disparará, con pérdidas de energía potencialmente destructivas. ¡¡¡Tenga en cuenta que su FET es 0,9 x 0,9 mm^2 !!!

Además, aparte del voltaje de ENCENDIDO de 3.3V, me preocuparía el verdadero voltaje de "APAGADO" de 0V cuando se usa un microcontrolador para controlar GaN. No todos los micros tienen una salida de riel a riel garantizada, especialmente bajo carga. Los transistores de GaN pueden tener umbrales de giro extremadamente bajos (hasta 0,8 V). Combine eso con una transconductancia extremadamente alta (cuánto cambia RDSon por Vgate) y puede ENCENDER completamente su FET simplemente colocando una señal lo suficientemente rápida en el drenaje (y me refiero al drenaje, no a la puerta). La capacitancia de fuente de compuerta baja de GaN aumenta proporcionalmente el efecto de la capacitancia del molinero en comparación con los FET de Si.

Todo depende de tu sistema. Los Si Mosfets son prácticamente independientes de la topología (alto Vth, transconductancia razonable, alta relación de "estabilidad" Cgs / Cgd), GaN no lo es. Un FET de Si que desea apagar generalmente permanece APAGADO sin importar lo que le haga. Para GaN, debe conocer el sistema alrededor del transistor para saber si se mantendrá el estado APAGADO. Lo más importante es:

• ¿Tengo un medio puente?
  • Sí: tenga mucho cuidado con la fuerza de extracción del controlador en estado APAGADO. Los encendidos inducidos por drenaje son, en la mayoría de los casos, destructivos. Si el cambio es duro, Rpull hacia abajo debe ser 10 veces más pequeño que Rpull hacia arriba.
  • No: los drenajes inducidos se encienden y reducen la eficiencia, pero generalmente no son destructivos.
• ¿Tengo cambio suave?
  • Sí: sobre cualquier unidad de puerta funcionaría. Conduzco el EPC2107 en un HB con un comparador TLV3201 (ni siquiera salida de riel a riel) a 5V Vcc sin problemas. El inicio puede ser complicado para los medios puentes.
  • No: tenga cuidado con el encendido inducido por drenaje.

Claramente, el caso malo es medio puente con conmutación dura, y también uno de los casos de uso más presentes para GaN (Buck sincrónico).

Al cambiar GaN, la relación de la capacitancia del molinero del FET del lado alto y del lado bajo (tenga en cuenta la no linealidad) significa que el controlador en el estado APAGADO tiene que proporcionar aproximadamente 10 veces más corriente que el controlador que enciende el otro FET. Si no se dimensiona correctamente, esto significa que el FET APAGADO puede volver a encenderse con el encendido del otro: es un canal de disparo.