您的 Rth 測在哪？解密 GaN MOSFET 不同量測位置的數據偏差與真相！

氮化鎵（GaN）元件憑藉著極速切換與低導通電阻的優勢，已成為現今電源設計的主流。然而，其微小的封裝體積與極高的發熱密度，也為熱特性量測帶來了嚴苛的挑戰。
在進行 GaN MOSFET 的熱阻測試時，您是否也曾遇過「換個位置量，數據就對不起來」的困擾？熱阻量測不僅僅是看儀器上的數字，量測點的定義更是決定測試成敗的關鍵。
本文特別針對 GaN 元件在「不同量測位置」所產生的結果差異進行實測分析，與您一同探討如何避免量測盲區，確保熱設計的準確性。

針對 GaN MOSFET 來量測熱阻，通常會採用以下兩種方案：

方案 A：微小導通電阻法 (R(on) Method)

• 優點： GaN 的 R(on) 隨溫度升高而顯著增加（正溫度係數），是一個可行的 TSP。
• 缺點： 信號變化量較小，容易受到接觸電阻與雜訊的干擾。
  改善方式：加大量測電流，增加訊噪比

​方案B：閘極微小電流法 (Gate Diode Method)
雖然 GaN 沒有二極體，但增強型 GaN 的閘極到源極（G-S）之間形成了一個肖特基二極體（Schottky Diode）。

• 優點： 這個 G-S 肖特基二極體的正向壓降 VGS 隨溫度變化具有線性關係

（通常為負溫度係數，適合用作 TSP 來量測熱阻。）

​然而，可以用閘極與源極短路（Gate-Source Short, VGS= 0 V）的方式來量測氮化鎵（GaN）元件的熱阻嗎?
這種方法在傳統的 MOSFET 中很常見（即利用寄生二極體的正向導通壓降 VSD 作為溫度敏感參數 TSP），但在 GaN 元件上會遇到物理特性限制。
1. GaN HEMT 是一種橫向元件，結構中不存在 P-N 結，因此沒有傳統的 body diode
2. GaN 的反向導通壓降遠大於矽二極體
VSD 的溫度係數是由 Vth 和 Ron 共同決定的，這兩者對溫度的反應剛好相反，導致隨溫度的變化曲線不具備良好的線性關係，甚至可能出現非單調性（先降後升），完全無法適合作為精準的溫度量測指標。

量測結果：

• 用方案 A (R(on) Method) 得到的結構函數 (RC model)

• 將方案 A (R(on) Method) 和 Gate-Source Short 方式的量測結果做比

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