原标题：氮化镓晶体管的并联配置应用

氮化镓（GaN）晶体管的并联配置应用在大功率变换器设计中具有重要意义。以下是对氮化镓晶体管并联配置应用的详细分析：

一、氮化镓晶体管并联配置的背景与意义

在功率变换器应用中，宽带隙（WBG）技术日益成为传统硅晶体管的替代产品。氮化镓晶体管作为宽带隙半导体技术的代表，具有优异的电学性能和热稳定性，适用于高功率、高频率的应用场景。然而，与硅器件相类似，单只氮化镓晶体管的电流处理能力仍有局限。为了增大输出功率，并联配置晶体管已成为设计工程师可以考虑的选项之一。

二、氮化镓晶体管并联配置的关键要素

1. 通态电阻（RDS(on)）的匹配：

• 理想情况下，并联晶体管的RDS(on)应严格匹配，以确保静态电流在并联晶体管之间平均分配。

• RDS(on)的差异可能会导致并联晶体管之间的电流不平衡，进而影响整体性能和可靠性。

2. 栅极驱动电路的设计：

• 氮化镓晶体管的栅极驱动电路与传统硅晶体管有所不同，需要考虑到其高速开关特性和低阈值电压。

• 例如，英飞凌科技的CoolGaN晶体管采用了栅极p型掺杂工艺，形成了一个正向电压约为3.0V（或3.5V，具体值可能因产品而异）的pn二极管，并与栅极电容CG并联。这导致栅极电压被钳位到其正向导通电压（VF），因此需要一个负电压来正确地关断晶体管。

• 栅极驱动电路的设计需要确保在硬开关应用中能够可靠地关断晶体管，同时避免误导通和电压振荡。

3. PCB布局与布线：

• 在并联配置时，PCB寄生电感和寄生电容可能会对晶体管开关运行产生影响。

• 因此，需要遵循良好的PCB布局和布线规则，确保栅极驱动环路和电源环路保持较小且对称，同时降低开关节点的寄生电容。

三、氮化镓晶体管并联配置的挑战与解决方案

1. 共享驱动电流路径问题：

• 尽管每个并联晶体管都有单独的驱动电路，但栅极驱动器环路中仍然存在部分共享路径。

• 这会导致并联晶体管之间的栅极电压差异，进而产生不平衡的源极电流分流和电压振荡。

• 解决方案是在开尔文源极路径中引入高阻抗共模电感（CM电感），以抑制共享驱动电流路径问题。

2. 器件选型与匹配：

• 并联晶体管的选型需要考虑到其RDS(on)、栅极阈值电压等参数的一致性。

• 通过严格筛选和匹配器件，可以减小并联晶体管之间的性能差异，提高整体性能和可靠性。

四、氮化镓晶体管并联配置的应用实例

英飞凌开发了并联半桥评估板，其中应用了四个70mΩ的CoolGaN晶体管。该评估板遵循了上述设计准则，提供了大量的测试点，可用于降压或升压电路测试、双脉冲测试以及脉冲宽度调制（PWM）运行。通过连接外置电感，该评估板还可以在数千瓦功率等级或高开关频率至1MHz的软开关和硬开关应用中进行测试。

综上所述，氮化镓晶体管的并联配置应用需要考虑到通态电阻的匹配、栅极驱动电路的设计以及PCB布局与布线等因素。通过解决共享驱动电流路径问题和器件选型与匹配等挑战，可以实现高性能、高可靠性的并联配置应用。