節能能源管理系統之功率元件

將極力開發碳化矽、氮化鎵、及氧化鎵等功率元件，配合相對應的電路設計，達成符合未來需求的節能能源管理系統。

下世代氮化鎵功率元件與閘極驅動器

在過去，GaN 的高功率元件主要是以能障層為AlGaN 之高電子遷移率電晶體(HEMT)為主。最近 InAlGaN 成為新的研究方向，因為它具更高的極化效應與更高的二維電子氣濃度(2DEG)，且具有與 GaN 近乎相同的晶格常數(lattice match)，並且不會有 InAlN 常見的偏析現象（偏析現象常導致barrier layer 的成分不均）。過去數年，InAlN 因其較AlGaN高的極化效應而能產生高通道電荷而被廣泛研究。但InAlN在成長的過程中需要精細的控制，溫度需要極其的穩定，不然 In 會因為偏析現象導致過多的缺陷，讓閘極漏電上升與電子遷移率下降。為了提高二維電子濃度與解決偏析現象，本校研究團隊在InAlN 層中加入 Ga 形成 InAlGaN/GaN HEMTs， 相對於原始的 InAlN 而言，偏析點明顯平緩許多，並且可以利用調整 Al 的比例進行更精確地控制晶格常數與能障高度。

由於二維電子氣(2DEG)通道直接存在於GaN/AlGaN 異質接面中，GaN 裝置本質上是常開裝置。然而，電力電子產業強烈需求的是常關裝置。有兩種方法可以實現此期望： 串疊 Cascode 方法，或實現真正的單片增強模式裝置。為降低與 GaN 相關的切換損耗，提供更小巧輕量的設計，SMD 封裝的裝置允許緊湊和模組化的設計，使用更小的散熱器和更少的元件。並在某些應用中轉向更高的切換頻率可縮小被動元件的尺寸。在系統層級，以 GaN 為基礎的電源供應器具有更高的功率密度，因此可在相同體積內安裝更高的運算能力。本校研究團隊在無線充電的 E 類射頻(RF)功率放大器中使用氮化鎵(GaN)功率件，並強調 GaN 高電子遷移率電晶體(HEMT)裝置在 E 類功率放大器拓撲結構中優於金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)的優勢。目前大多數無線充電系統皆以電感(Qi)標準為基礎，透過頻率在 100 至300kHz 範圍內的電感耦合進行運作。雖然這是較廣為採用的方法，但它只能為單一裝置充電，而且放置裝置時必須符合特定方向且非常靠近充電器。替代的拓撲已獲得越來越多的關注(例如E類)，以透過諧振耦合實現更自由的無線電力傳輸設計。利用這些拓撲結構，可在 1 至 10MHz 的運作頻率範圍內實現高效率。