中文引用格式： 严张哲，周建军，孔月婵. 硅基GaN功率器件与驱动集成设计[J]. 电子技术应用，2025，51(5)：15-20.
英文引用格式： Yan Zhangzhe，Zhou Jianjun，Kong Yuechan. Integrated design of GaN-on-Si power devices and drivers[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：15-20.
引言
GaN作为第三代开云棋牌官网在线客服材料，具有带隙宽和迁移率高的优点，被广泛应用于射频和电源领域[1-2]。近年来，Si电源模块的工作频率一般在150 kHz[3]，而搭载GaN功率器件的电源模块工作频率已经达到1 MHz[4]，并且具有更高的功率密度和效率，因此GaN功率器件在高效小型化电源领域更有优势。
处理器的低压控制信号无法直接驱动功率器件，需要经过专用的驱动电路转化成大电流信号。目前行业上主要采用分立的驱动方案，通过Si驱动芯片驱动GaN功率器件。Si驱动芯片以高压BCD工艺为主，德州仪器（Texas Instruments，TI）[5]、英飞凌（Infineon）[6]和安森美（Onsemi）[7]等厂商已经有相关产品。Si驱动芯片与GaN功率器件一般采用电路板或者键合丝的方式连接，两者连接处寄生电感较大，当开关频率较高时，由寄生引起的栅极振荡将影响GaN功率器件的正常工作，极大地限制了GaN功率器件的工作频率和可靠性[8]。针对上述问题，目前有两套方案：优化分立式驱动电路的设计，或者将驱动电路和功率器件集成化设计。
分立式的驱动电路优化方案分以下两种：(1)设计上加入噪声抑制、负反馈或者自适应调节电路。2019年，美国安森美推出了专用于驱动GaN的NCP51820[7]，该产品加入了共模噪声抑制和死区可调控的设计，提高了抗干扰能力的同时降低了损耗。(2)对驱动和功率器件进行隔离。思佳讯（Skyworks）的SI8274GB1-IS1[9]片上进行电容隔离，具有极强的抗扰度，但是设计封装难度较大，成本较高。
集成化设计包括系统级集成和单片集成。TI的LMG3422R030[10]将Si驱动芯片和GaN功率器件进行SiP系统级封装。Navitas推出的单片集成功率芯片NV6115[11]，由于规避封装引线和PCB走线带来的寄生电感，抗干扰能力有较大提升。东南大学等高校也在进行集成芯片的研发，但是国内目前仍没有出现成熟的商用芯片。
本文在GaN-on-Si工艺平台上设计了一款单片集成GaN功率芯片，芯片集成300 V功率管和驱动电路。驱动电路中加入了基准电路和欠压保护电路设计，开关频率能达到2 MHz，驱动输出上升下降时间均小于5 ns，满足电源模块小型化、高可靠的设计要求。
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作者信息：
严张哲1，2，周建军1，2，孔月婵1，2
（1.南京电子器件研究所，江苏 南京210016；
2.固态微波器件与电路全国重点实验室，江苏 南京210016）
