高可靠GaN内匹配功率器件降额研究

摘要

基于功率放大器的动态负载线理论,参照Si和GaAs功率器件的降额准则,总结工程应用经验得到了GaN功率器件不同等级的电压降额系数,即I级、II级、III级降额时击穿电压应分别大于工作电压的3.14倍、2.75倍、2.44倍。通过GaN功率器件可靠性试验数据预估了器件在正常工作条件下的平均失效时间(MTTF),并参考多家半导体厂家关于GaN器件结温与可靠性关系的统计数据,得出了GaN功率器件不同等级的结温降额数值,即I级、II级、III级降额结温分别为135~140、160和180℃,降额系数分别为0.6~0.62、0.71和0.8。选用一款X波段20 W GaN内匹配功率器件进行验证,在提出的I级降额条件下,该器件已安全工作超18000 h。提出的降额条件对GaN功率器件的设计和应用具有一定的指导意义。