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四十多年来，随着功率金属氧化物硅场效应晶体管 (MOSFET) 结构、技术和电路拓扑的创新与日常生活中对电力日益增长的需求保持同步，电源管理效率和成本稳步提高。然而，在新千年，随着硅功率 MOSFET 渐近其理论界限，改进速度已经放缓。功率 MOSFET 于 1976 年首次出现，作为双极晶体管的替代品。这些多数载流子器件比少数载流子器件速度更快、更坚固，电流增益更高（有关基本半导体物理的讨论，一个很好的参考资料是 [1]）。因此，开关电源转换成为商业现实。功率 MOSFET 最早的大批量消费者是早期台式计算机的 AC-DC 开关电源，其次是变速电机驱动器、荧光灯、DC-DC 转换器以及我们日常生活中成千上万的其他应用。最早的功率 MOSFET 之一是国际整流器公司于 1978 年 11 月推出的 IRF100。它拥有 100V 漏源击穿电压和 0.1 Ω 导通电阻 (R DS(on))，堪称当时的标杆。由于芯片尺寸超过 40mm2，标价为 34 美元，这款产品注定不会立即取代备受推崇的双极晶体管。从那时起，几家制造商开发了许多代功率 MOSFET。40 多年来，每年都会设定基准，随后不断超越。截至撰写本文时，100V 基准可以说是由英飞凌的 BSZ096N10LS5 保持的。与 IRF100 MOSFET 的电阻率品质因数 (4 Ω mm 2 ) 相比，BSZ096N10LS5 的品质因数为 0.060 Ω mm 2 。这几乎达到了硅器件的理论极限 [2]。功率 MOSFET 仍有待改进。例如，超结器件和 IGBT 已实现超越简单垂直多数载流子 MOSFET 理论极限的电导率改进。这些创新可能还会持续相当长一段时间，并且肯定能够利用功率 MOSFET 的低成本结构和一批受过良好教育的设计人员的专业知识，这些设计人员经过多年学习，已经学会了从功率转换电路和系统中榨干每一点性能。
用于高效功率转换的 GaN 晶体管...
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