蓝宝石上氮化镓单片集成功率变换器制造技术

一种半桥电路，包括：蓝宝石基底；氮化镓上开关，其位于所述蓝宝石基底上；氮化镓下开关，其位于所述蓝宝石基底上并耦接所述氮化镓上开关；第一导体，其耦接所述上开关；第二导体，其耦接所述下开关；和一电容器。第一导体的一部分和第二导体的一部分位于一平面上，所述平面与所述上开关和所述下开关垂直并分离一高度；所述电容器连接于第一导体的所述部分与第二导体的所述部分之间。

Gallium nitride monolithic integrated power converter on sapphire

A half bridge circuit, including: sapphire substrate; Gan switches on the sapphire substrate; Gan switch on the sapphire substrate and the switch is coupled to the first conductor, Gan; it is coupled with the switch; the second conductor, which is coupled with the switch; and a capacitor. A part of the first conductor and a part of the second conductor are located on a plane. The plane is perpendicular to the upper switch and the lower switch and separates a height, and the capacitor is connected between the part of the first conductor and the part of the second conductor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓝宝石上氮化镓单片集成功率变换器相关申请的交叉引用本申请涉及并要求2015年10月9日提交的美国临时专利申请No.62/239,616的权益，以及涉及2013年10月29日提交的美国专利申请序列号No.14/065715，这些申请案的全部内容以引用方式并入本文。关于联邦资助的声明无
本申请涉及功率变换器。
技术介绍
现有技术中存在分立式600V的硅基氮化镓(GaN)功率开关。例如，美国国际整流器公司和美国Transphorm公司的级联结构(cascode)GaN开关，其将低压硅MOS场效应管(SiMOSFET)和常开型GaN开关非均匀地组合封装。但是，所采用的级联结构并不适用于GaNIC半桥电路。600VGaNHEMTs(高电子迁移率晶体管)的低开关损耗能够增加开关频率，以减小功率变换器的尺寸和重量。然而，由于电感中的铁氧体在约1MHz以上会有损耗，所以现有技术中的GaN功率变换器会因电感损耗而被限制在大约1MHz的开关频率。科罗拉多大学(UC)已经报道了在200MHz的开关频率下的GaN变换器。这些GaN变换器使用空心电感，其在200MHz高频率下体积小且效率高；然而，开关电压仅限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半桥电路，包括：蓝宝石基底；氮化镓上开关，其位于所述蓝宝石基底上；氮化镓下开关，其位于所述蓝宝石基底上并耦接所述氮化镓上开关；第一导体，其耦接所述上开关；第二导体，其耦接所述下开关；电容器；其中，所述第一导体的一部分和所述第二导体的一部分位于一平面上，所述平面与所述上开关和所述下开关垂直并分离一高度；其中，所述电容器连接于所述第一导体的所述部分与所述第二导体的所述部分之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.09 US 62/2396161.一种半桥电路，包括：蓝宝石基底；氮化镓上开关，其位于所述蓝宝石基底上；氮化镓下开关，其位于所述蓝宝石基底上并耦接所述氮化镓上开关；第一导体，其耦接所述上开关；第二导体，其耦接所述下开关；电容器；其中，所述第一导体的一部分和所述第二导体的一部分位于一平面上，所述平面与所述上开关和所述下开关垂直并分离一高度；其中，所述电容器连接于所述第一导体的所述部分与所述第二导体的所述部分之间。2.如权利要求1所述的半桥电路，其中：开关电流通过所述上开关和所述下开关；返回电流通过所述第一导体的所述部分和所述第二导体的所述部分；其中，所述开关电流和所述返回电流的路径中的功率回路电感取决于所述高度。3.如权利要求1所述的半桥电路，其中：所述高度的范围为1μm至100μm。4.如权利要求4所述的半桥电路，其中所述功率回路电感的范围为小于50pH至200pH。5.如权利要求1所述的半桥电路，其中开关电压的范围为10伏至1000伏。6.如权利要求1所述的半桥电路，其中所述上开关和所述下开关包括常关型n沟道氮化镓晶体管。7.如权利要求1所述的半桥电路，其中：所述电容器包括分立电容器，或者包括单片集成有所述第一导体和所述第二导体的金属-绝缘体-金属电容器。8.如权利要求1所述的半桥电路，其中：所述平面与所述上开关和所述下开关之间的空间为气体、空气、聚酰亚胺、或者苯并环丁烯（BCB）。9.如权利要求1所述的半桥电路，还包括：第一金属柱或第一凸形触点，其耦接所述上开关，用于支撑与所述上开关和所述下开关垂直分离的所述平面上的所述第一导体的所述部分和所述第二导体的所述部分；第二金属柱或第二凸形触点，其耦接所述下开关，用于支撑与所述上开关和所述下开关垂直分离的所述平面上的所述第一导体的所述部分和所述第二导体的所述部分。10.如权利要求9所述的半桥电路，还包括：印刷电路板；其中所述第一金属柱或所述第一凸形触点和所述第二金属柱或所述第二凸形触点支撑所述印刷电路板。11.如权利要求1所述的半桥电路，还包括：热沉，其直接贴装于所述蓝宝石基底。12.如权利要求1所述的半桥电路，还包括：第一栅极驱动器；第二栅极驱动器；其中所述上开关包括具有源极、漏极和栅极的第一场效应晶体管，其耦接所述第一栅极驱动器；其中所述下开关包括具有源极、漏极和栅极的第二场效应晶体管，其耦接所述第二栅极驱动器；其中所述上开关的所述源极连接到所述下开关的所述漏极；其中所述上开关的源极耦接所述第一栅极驱动器；其中所述下开关的源极耦接所述第二栅极驱动器；其中交流电源连接到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·休斯，储荣明，
申请(专利权)人：美国休斯研究所，
类型：发明
国别省市：美国,US