高可靠性、高性能氮化镓(gan)电源转换产品的先锋企业和全球供应商transphorm, inc. (nasdaq: tgan)今天宣布，公司已赢得一份美国能源部先进能源研究计划署(arpa-e)的合同。该项目是arpa-e circuits计划的一部分，通过与伊利诺伊理工大学的分包合同开展，包括提供基于氮化镓的四象限双向开关管(fqs)。这些开关管可用于多种电源转换应用，如电流源型逆变器、变频器用于驱动器和微型逆变器、矩阵式开关和固态断路器等新型应用。此项计划的开展得益于transphorm深厚的氮化镓工程专业知识(特别是其双向氮化镓产品)，以及工业界和大学对进一步探索横向氮化镓开关应用可能性的兴趣。

transphorm将对采用其650v氮化镓技术的fqs平台进行原型设计，在4引脚to-247封装中继续提供业界最高的阈值电压(4 v)。此项目预计将在一年内完成。

真正双向氮化镓开关创新的重要意义

transphorm的标准横向氮化镓场效应管(fet)器件本身即可提供双向电流。然而，某些应用(如电机驱动的电流源逆变器、变频器和矩阵转换器)还需要双向电压控制，以有效管理电力系统的功率流。这种功能的传统实现方法是放置两个串联的fet，使用器件的主体二极管来引导和控制电流流动，或需要两个绝缘栅双极晶体管(igbt)和两个二极管，因此需要四个器件。

fqs也被称为真正的双向开关，它采用一个能够实现双向电压控制和双向电流流动的单一器件来取代两个fet或两个igbt+两个二极管的方法。fqs使用两个栅极来阻断任何极性的电压或通过任何方向的电流。而且，作为单一器件，fqs能减少实现预期效果所需的部件数量，从而实现更高的功率密度，提高可靠性，并降低整体系统成本。

威斯康星大学麦迪逊分校名誉教授、美国国家工程学院(nae)和美国电机及电子工程师学会(fieee)院士tom jahns表示：“看到基于氮化镓的双向开关距离商业化量产越来越近，非常令人激动。电力电子工程师们一直焦急地期待着mos栅极双向开关产品上市，因为它们是实现具有广阔前景的电源转换器拓扑结构的关键器件，可以在提高许多应用的效率、功率密度和容错能力方面带来令人振奋的机会。它们还有望极大提高多种新型产品的商业可行性，包括固态断路器和集成电机驱动器，与目前使用的硅基开关相比，fqs可使这些产品更加紧凑和高效。”

transphorm技术研究员rakesh lal博士表示：“根据如今氮化镓器件的采用情况，将fqs双向器件推向市场的时机已经成熟。因为电压阻断区可以共享，横向氮化镓技术能够制造出紧凑的fqs芯片，这是使用硅或碳化硅的垂直功率器件技术无法实现的，从而让氮化镓fqs在性能和成本方面都具有明显优势。通过我们的fqs，用户可以用单个快速低损耗开关来获得真正的双向性。我们相信，由circuits计划驱动的合作伙伴关系将激励下一代电源转换产品的出现。”

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