Transistores GaN: ventajas, limitaciones y los retos de excutabilidad de puerta

Los interruptores de GaN están ganando cuota de mercado frente a los tradicionales de silicio gracias a sus menores pérdidas totales a frecuencias de conmutación y niveles de potencia más elevados.

Sin embargo, los dispositivos de GaN pueden construirse de múltiples formas, lo que genera comportamientos muy diversos entre ellos.

A diferencia de los MOSFET de SiC —que operan de manera muy similar a sus homólogos de silicio—, el GaN destaca por su velocidad de conmutación ultrarrápida y sus menores capacidades parásitas.

Aunque suelen soportar sobretensiones sorprendentes sin sufrir avalanchas, presentan una capacidad de corriente de pico bastante justa.

Los diferentes enfoques para lograr un comportamiento en modo de enriquecimiento en los transistores de GaN se tradujeron en un amplio abanico de requisitos para los circuitos de excitación o gate-drive.

Exprimir al máximo la velocidad extrema del GaN y materializar su promesa de reducir las pérdidas de conmutación exige extremar el cuidado para minimizar las inductancias de bucle.

El GaN resulta sumamente atractivo cuando la prioridad es reducir al mínimo el volumen y el peso de los componentes reactivos de almacenamiento de energía mediante un drástico aumento de la frecuencia de conmutación, como en un cargador de a bordo o en un convertidor CC/CC.

Por el contrario, no es una opción adecuada para un inversor de tracción, donde su menor capacidad de corriente de pico y su velocidad de conmutación extrema juegan en su contra.

Además, la superioridad técnica pierde valor si no se puede garantizar el suministro de la misma referencia —o un reemplazo directo— a uno o dos años vista, un problema al que el GaN parece especialmente vulnerable.