新世代電力系統(tǒng)的未來(lái)，氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的全球領(lǐng)先供應(yīng)商Transphorm, Inc.近日宣布，利用該公司的一項(xiàng)專利技術(shù)，在氮化鎵功率晶體管上實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)5微秒的短路耐受時(shí)間（SCWT）。這是同類產(chǎn)品有記錄以來(lái)首次達(dá)到的成就，也是整個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要里程碑，證明 Transphorm 的氮化鎵器件能夠滿足伺服電機(jī)、工業(yè)電機(jī)和汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等傳統(tǒng)上由硅 IGBT 或碳化硅（SiC）MOSFET 提供支持的堅(jiān)固型功率逆變器所需的抗短路能力 --- 氮化鎵在這類應(yīng)用領(lǐng)域未來(lái)五年的潛在市場(chǎng)規(guī)模(TAM)超過 30 億美元。

該項(xiàng)目的開發(fā)得到了安川電機(jī)公司的支持，安川電機(jī)是Transphorm的長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作伙伴，同時(shí)也是中低電壓驅(qū)動(dòng)器、伺服系統(tǒng)、機(jī)器控制器和工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一。與現(xiàn)有解決方案相比，氮化鎵可以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更小的尺寸，也讓氮化鎵成為伺服系統(tǒng)應(yīng)用中極具吸引力的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)，為此，氮化鎵必須通過該領(lǐng)域要求的嚴(yán)格的穩(wěn)健性測(cè)試，其中最具挑戰(zhàn)性的是需要承受住短路沖擊，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，器件必須在大電流和高電壓并存的極端條件下正常運(yùn)行。系統(tǒng)檢測(cè)到故障并停止操作有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)幾微秒時(shí)間，在此期間，器件必須能承受故障帶來(lái)的沖擊。

安川電機(jī)公司技術(shù)部基礎(chǔ)研發(fā)管理部經(jīng)理 Motoshige Maeda 說(shuō)：“如果功率半導(dǎo)體器件不能承受短路，那么系統(tǒng)本身很可能發(fā)生故障。業(yè)界曾經(jīng)有一種根深蒂固的看法，認(rèn)為在類似上述重型電源應(yīng)用中，氮化鎵功率晶體管無(wú)法滿足短路耐受要求。安川電機(jī)與Transphorm 合作多年，我們認(rèn)為這種看法是毫無(wú)根據(jù)的。今天也證明我們的觀點(diǎn)是正確的。我們對(duì)Transphorm團(tuán)隊(duì)所取得的成果感到興奮，并期待能展示我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是如何受益于這一全新的氮化鎵器件特性。”

這項(xiàng)短路技術(shù)已在Transphorm新設(shè)計(jì)的一款15mΩ 650V 氮化鎵器件上進(jìn)行了驗(yàn)證。值得注意的是，在 50 kHz 的硬開關(guān)條件下，器件的峰值效率達(dá)到 99.2%，最大功率為12kW , 不僅展示了器件的優(yōu)良性能和高可靠性，也符合高溫高電壓應(yīng)力規(guī)格要求。

Transphorm 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Umesh Mishra 表示：“標(biāo)準(zhǔn)的氮化鎵器件只能承受持續(xù)時(shí)間為幾百分之一納秒的短路，這對(duì)于故障檢測(cè)和安全關(guān)斷操作來(lái)說(shuō)太短了。然而，憑借我們的cascode架構(gòu)和關(guān)鍵專利技術(shù)，在不增設(shè)外部組件的情況下，Transphorm實(shí)現(xiàn)了將短路耐受時(shí)間延長(zhǎng)至5微秒，從而保持器件的低成本和高性能特點(diǎn)。Transphorm了解高功率、高性能逆變器系統(tǒng)的需求，Transphorm超強(qiáng)的創(chuàng)新能力有著悠久的歷史沿革，我們可以自豪地說(shuō)，這些經(jīng)驗(yàn)幫助我們將氮化鎵技術(shù)提升到新的水平，這再次證明了Transphorm在高壓氮化鎵穩(wěn)健性和可靠性的全球領(lǐng)先地位，在氮化鎵于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和其他高功率系統(tǒng)應(yīng)用上改變現(xiàn)有局勢(shì)并扮演關(guān)鍵的角色。”

對(duì)SCWT成果的完整介紹、演示分析以及更多的相關(guān)內(nèi)容，將在明年的大型電力電子會(huì)議上發(fā)表。