TWI558102B - 具有電抗性濾波器之電子部件 - Google Patents

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Description

具有電抗性濾波器之電子部件
對相關申請案的交互參照
本申請案主張對在2011年2月28日提出之美國臨時申請案第61/447,519號的優先權。該臨時申請案所揭露內容被視為本申請案的部分，並在此作為參考而併入本說明書。
本發明相關於涉及濾除電壓訊號的電子部件與模組。
橋接電路被常見地用於將AC電壓波形傳遞至電氣負載。第1圖圖示此種半橋接反相器電路的常見配置。半橋接電路10包含兩個切換器11與12，每一切換器分別包含電晶體2與4，諸如IGBT或MOSFET，電晶體2與4分別連接至二極體3與5，如圖示。使用脈衝調變(PWM)電壓源來控制切換器11與12的每一電晶體的閘極電壓，在半橋接電路的輸出6處產生切換波形。隨後使用濾波器20以濾除切換波形，在輸出處產生所期望傳遞至電氣負載15的低頻電壓或電流波形，濾波器20包含電感性元件21與電容性元件22。電氣負載15由電氣連接器14連接至反相器電路，電氣連接器14諸如纜線，在第1圖中由電感器16與電容器17與18代表，如圖示般連接。
在電氣負載15具有實質電感(且因此具有實質電抗)的應用中，例如在電氣負載為馬達時，可省略濾波器20，且電氣負載15的電抗可用以濾除切換波形。然而，此技術具有數個缺點。在纜線14與馬達15中的寄生諧振(resonance)可被切換波形激發，而產生傷害馬達15的高電壓突波，並需要過度指定各種部件的電壓承受度。此外，纜線14或馬達15中的任何電容將以切換速率被充電並放電，代表將損失能量。再者，相關於馬達及纜線電容充電與放電的電流突波，組成成為電磁干擾發射器的電流偶極(dipoles)或電流迴路。
在半橋接電路10與纜線14之間插入濾波器20，可消除前述的問題。然而，濾波器20必須具有足夠的低截止頻率，以有效地弱化(attenuate)切換波形。對於用於半橋接電路10中的傳統的切換器11與12而言，切換頻率通常為約12kHz，且切換頻率被限制為不超過約50kHz，50kHz大約為傳統的切換器11與12可有效地切換而不產生不可被接受的高切換損失的最大頻率。因此，最大頻率(亦即濾波器的截止頻率)必須為約10kHz或更少(對應於約1kHz的濾波器3dB滾邊頻率)，在最大頻率處濾波器的比例導納(fractional admittance)過高而無法防止位於切換頻率的實質輸出漣波。第2圖圖示說明濾波器的頻率響應。如於濾波器比例導納圖中可見(作為對頻率的函數)，比例導納在接近1kHz的頻率處實質減少，並在恰於10kHz之上的頻率處接近小值。此 種濾波器需要過度大的電感器及/或電容器，造成電路的成本實質增加。再者，半橋接反相器被限制於所傳遞至電氣負載15的訊號頻率相當小於1kHz的應用中。存在許多需要更小，更精簡之反相器電路的應用。
本發明的一個態樣說明一種電子部件，包含經調適以與電氣負載操作的半橋接電路，該電氣負載具有操作頻率。該半橋接電路包含第一切換器與第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有切換頻率並包含第一端子、第二端子與控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至節點。該電子部件進一步包含濾波器，該濾波器具有3dB滾邊頻率，該3dB滾邊頻率係小於該等切換器的該切換頻率，但大於該電氣負載的該操作頻率。該濾波器的該第一端子係電子式耦合至該節點，且該濾波器的該3dB滾邊頻率係大於5kHz。
本發明的另一態樣說明一種電子部件，包含經調適以與電氣負載操作的半橋接電路，該電氣負載具有操作頻率。該半橋接電路包含第一切換器與第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有切換頻率並包含第一端子、第二端子與控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接 至節點。該電子部件進一步包含濾波器，該濾波器的第一端子係電子式耦合至該節點。該半橋接電路與該濾波器形成模組，且該模組的容積除以該電子部件的最大輸出功率係小於6cm3/瓦特(Watt)。
本發明之另一態樣說明一種電子部件，包含經調適以與電氣負載操作的半橋接電路，該電氣負載具有操作頻率。該半橋接電路包含第一切換器與第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有切換頻率並包含第一端子、第二端子與控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至節點。該電子部件進一步包含濾波器，該濾波器具有3dB滾邊頻率，該3dB滾邊頻率係小於該等切換器的該切換頻率，但大於該電氣負載的該操作頻率，且該濾波器的該第一端子係電子式耦合至該節點。該第一切換器與該第二切換器之每一者能夠被以約80kHz或更高的頻率切換，而不經受實質切換損失。
本文所說明的電子部件之每一者，可包含以下特徵結構之一者或多者。該濾波器的該3dB滾邊頻率可至少為10kHz。該第一切換器可為第一電晶體，且該第二切換器可為第二電晶體。該半橋接電路可由該第一電晶體與該第二電晶體組成。該第一電晶體與該第二電晶體可為III-N裝置。該第一電晶體或該第二電晶體可為切換電晶體。該第一電晶體或該第二電晶體可能夠被以約80kHz或更高的頻率切換，而不經受實質切換損失。該第一電 晶體與該第二電晶體可為場效電晶體。該第一電晶體的該第一端子可為汲極端子，且該第二電晶體的該第二端子可為源極端子。該第二電晶體的該第一端子可為汲極端子，且該第二電晶體的該汲極端子可係電連接至高電壓供應。該第一電晶體與該第二電晶體的該等控制端子可為閘極端子。該半橋接電路可不具有二極體。該電子部件可進一步包含電氣連接器，該電氣連接器將電氣負載連接至該濾波器的第二端子。該電氣連接器可為纜線。該電氣負載可包含馬達。該濾波器可包含電感性元件與電容性元件。該濾波器的該電感性元件可為第一電感性元件，且該電氣負載可包含第二電感性元件。該電氣負載可包含光伏打電池。該電氣負載可具有約1kHz或更高的操作頻率。該電子部件可為反相器電路的部分。該電子部件可能夠輸出實質上正弦AC電壓訊號。該AC電壓訊號的頻率可約為1kHz或更高。該電子部件可能夠輸出實質上正弦AC電流。該AC電流的頻率可約為1kHz或更高。該濾波器的截止頻率可係高於50kHz。
該模組的該容積可係小於360,000cm3或小於1800cm3。該模組的佔據面積可係小於11,250cm2或小於225cm2。該電子部件的該最大輸出功率可為至少100瓦特。該電子部件可進一步包含電氣連接器，該電氣連接器將電氣負載連接至該濾波器的第二端子。該電氣連接器可為纜線。該電氣負載可包含馬達。該濾波器的該電感性 元件可為第一電感性元件，且該電氣負載可包含第二電感性元件。該電氣負載可包含光伏打電池。該電氣負載可具有約1kHz或更高的操作頻率。該電子部件可為反相器電路的部分。該半橋接電路與該濾波器可係位於通用基板上。該通用基板可包含印刷電路板。該濾波器的該3dB滾邊頻率可係高於5kHz。該濾波器的截止頻率可係高於50kHz。
第3圖圖示說明反相器電路，該反相器電路可於大於1kHz之頻率，輸出正弦波AC波形至電氣負載，而不使波形實質失真或弱化。反相器電路包含連接至濾波器40的半橋接電路30。半橋接電路30包含兩個切換器31與32，如圖示般連接。切換器31的低側端子連接至地，而切換器32的高側端子連接至高電壓供應13，如圖示。濾波器40包含電感性元件41與電容性元件42。濾波器40的輸出7由電氣連接器14連接至電氣負載35，電氣連接器14(諸如纜線)在第3圖中由電感器16與電容器17與18代表，如圖示般連接。
切換器31與32之每一者能夠阻擋的電壓，至少等於高電壓供應13的電壓。換言之，在切換器關閉時，切換器可阻擋任何低於或等於高電壓供應之電壓的電壓。在一些實施中，每一切換器可阻擋的電壓，至少為高電壓 供應13的電壓的兩倍。本文中使用的用語「阻擋電壓」,指稱在跨切換器、電晶體、裝置或部件施加電壓時，切換器、電晶體、裝置或部件能夠防止實質電流(諸如大於在一般導通期間之平均開啟狀態操作電流的0.001倍的電流)流過切換器、電晶體、裝置或部件的能力。換言之，在切換器、電晶體、裝置或部件阻擋跨於該切換器、該電晶體、該裝置或該部件上施加之電壓的同時，通過切換器、電晶體、裝置或部件的總電流，將不會大於在一般導通期間之平均開啟狀態操作電流的0.001倍。
切換器31與32亦能夠被於至少80kHz(或更高)的頻率被切換，而不經受實質切換損失。能夠如前述阻擋高電壓的傳統高功率切換裝置(諸如絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)與功率金氧半場效電晶體(MOSFET)(為通常以矽為基礎的裝置))，在這些頻率處經受不能被容忍的切換損失。另一方面，三族氮化物(III-Nitride)(或III-N)場效電晶體(諸如III-N快速電子遷移電晶體(HEMT))，已知能夠阻擋所需的高電壓，同時固有地能夠在比傳統IGBT或功率MOS裝置更高的速度切換。高電壓III-N裝置(例如III-N HEMT)與傳統IGBT或功率MOSFET相較，在半導體部分中具有較低的反向回復電荷以及較低的接面電容，並已被證明為能夠於在一些情況中至少高至1MHz(1000kHz)，並通常高於80kHz、高於100kHz、高於300kHz或高於500kHz(取決於特定設計)的頻率切換。再者，在對切換器31或32使用III-N電晶體時， 切換器不需要二極體，諸如在第1圖中半橋接切換器11與12之每一者所需要的二極體。此係因為在使用III-N電晶體時，經配置以通過第1圖半橋接電路中之二極體的空轉電流，可反而通過III-N電晶體的通道，如說明於在2009年2月9日提出、並公開為公開號US 2009/0201072 A1的美國專利申請號第12/368,200號，該申請案在此做為參考併入全文。如此，切換器31與32之每一者可不需要二極體，且半橋接電路30可不需要二極體。
在本文中使用的用語III-Nitride或III-N材料、層、裝置、結構等等，指稱由根據化學計量方程式AlxInyGazN之複合半導體材料所構成的材料、裝置或結構，其中x+y+z約為1。在III-Nitride或III-N裝置中，導電通道的部分(或全部)可被包含在III-N材料層內。
第4圖圖示濾波器40頻率響應的代表圖，在切換器31與32被以高於80kHz的頻率(在此情況中為350kHz)切換時，濾波器40可用以濾除切換波形。如圖示，濾波器可為低通濾波器，3dB滾邊頻率51為約30kHz，且截止頻率52為約300kHz。3dB滾邊頻率被界定為輸出電壓訊號被弱化3dB(相對於輸入訊號)的頻率。濾波器的弱化隨著頻率單調性地增加。如此，具有高於3dB滾邊頻率的頻率的訊號，被弱化多於3dB，且具有低於3dB滾邊頻率的頻率的訊號，被弱化少於3dB。對於第3圖中的濾波器40，3dB滾邊頻率f3dB係由以下方程式給定： f3dB=(4π2LC)-1/2
其中L為電感器41的電感，而C為電容器42的電容。
濾波器的截止頻率，為在該頻率以上濾波器的比例導納(亦即，施加至輸入的電壓訊號，與施加至輸出的電壓訊號的比例)足夠低以防止在切換頻率處的實質輸出漣波的頻率。截止頻率通常約為3dB滾邊頻率的10倍，但在僅容許非常小的輸出漣波的應用中，或對於具有小於40dB(每十倍)之頻率滾邊的濾波器，截止頻率可為較高，例如約為3dB滾邊頻率的20倍。
對於具有較高3B滾邊頻率(且因此具有較高截止頻率)的濾波器，電感器及/或電容器的尺寸可被減少。在切換器31與32被以約80kHz或更高的頻率切換時，濾波器的截止頻率可至少高至50kHz，且3dB滾邊頻率可至少高至5kHz或10kHz。在切換器31與32被以較高的頻率切換時(例如至少100kHz、至少200kHz、至少350kHz、至少500kHz或至少1MHz(1000kHz))，濾波器的截止頻率可為較高，例如至少80kHz、至少150kHz、至少300kHz、至少450kHz或至少900kHz。3dB滾邊頻率可為至少12kHz、至少20kHz、至少30kHz、至少50kHz或至少100kHz。
再次參照第3圖，因為濾波器40在結合半橋接電路30時可被設計而具有的高3dB滾邊頻率與截止頻率(半 橋接電路30以這些較高的頻率切換)，施加至電氣負載35的電壓及/或電流訊號的頻率可為高。例如，可施加至少1kHz、至少2kHz、至少5kHz、至少10kHz、至少50kHz或至少100kHz的正弦波形。結合具有高3dB頻率與截止頻率的濾波器，致能非常高的切換頻率的額外益處，為輸出波形不被限於單一頻率正弦波。在基礎激發頻率與切換頻率之間使用適當的間隔，可如實地在輸出波形中包含基礎頻率的多重較高諧波。在現時，有時會在採用三相馬達時使用三階諧波，以作為利用完整可用電壓的方式。使用第3圖的配置，可引入甚至更高階的諧波，諸如五階諧波或七階諧波。例如，可對波形施加諧波預失真，以補償馬達的磁化電感的非線性。在磁性電路操作於(或接近)磁性材料之飽和區的設計中，此可為特別有用。
使用具有如此高的3dB頻率與截止頻率之濾波器40，以及分別對應的小電感性元件41與電容性元件42的另一優點為，濾波器及/或電路整體可被製成為極精簡。對於被設計為傳遞約1kW功率至電氣負載的傳統反相器電路而言，單獨濾波器的總容積可為約104cm3或更高。再者，濾波器的總容積約隨著輸出功率線性縮放。因此，較高的輸出功率需要甚至較大的濾波器部件，造成過高的濾波器成本，且防止反相器電路被使用於需要更精簡設計的應用中。
使用第3圖的配置，對於經設計為操作於大於100W (例如約0.3至2kW)的反相器而言，濾波器可被製成夠小以與半橋接電路整合為單一模組，該模組的總容積小於約1800cm3，諸如小於1200cm3或小於800cm3。半橋接電路與濾波器可(例如)被安裝在模組內的通用基板上，諸如印刷電路板(PCB)。因為模組的總容積約隨著輸出功率線性縮放，所以模組的容積除以最大輸出功率可少於6cm3/瓦特，諸如少於5cm3/瓦特、少於4cm3/瓦特或少於2cm3/瓦特。對於較大的輸出功率(例如約200kW或更大或約500kW或更大)，模組的總容積可仍小於約360,000cm3，諸如小於300,000cm3、小於200,000cm3或小於100,000cm3。
再者，模組的佔據面積(亦即從上往下看模組佔用的區域)，在使用第3圖配置時可被製成為極小並精簡。例如，在對約200kW或更大的輸出功率設計的反相器中的模組佔據面積，可為約11,250cm2或更少，諸如少於10,000cm2或少於8,000cm2。在對約100W或更大的輸出功率(諸如0.3kW與2kW之間)設計的反相器中的模組佔據面積，可為約225cm2或更少，諸如少於200cm2或少於150cm2。
儘管在第3圖中的切換器31與32之每一者被圖示為由單一電晶體形成，但可替代性地使用可固有地在高頻切換的其他裝置。例如圖示於第5A圖與第5B圖，可對切換器31與32使用混合裝置107。通常優選的是切換器31與32為增強模式(或E-mode)裝置。換言之，在控 制端子被保持在與低側端子相同的電壓時，切換器位於關閉狀態，且藉由將控制端子的電壓切換至相對於低側端子足夠高的正值電壓切換器開啟。因為單一高電壓增強模式電晶體可難以可靠地製造，所以對於單一高電壓E-mode電晶體的一種替代方案為結合高電壓空乏模式(D-mode)電晶體108與低電壓E-mode電晶體109，於第5A圖與第5B圖的配置中，以形成混合裝置107。混合裝置107可被以相同方式操作為單一高電壓E-mode電晶體，且在許多情況中達成與單一高電壓E-mode電晶體相同或類似的輸出特性。第5A圖圖示混合裝置107的平面簡圖，且第5B圖圖示混合裝置107的電路示意圖。混合裝置107包含高電壓D-mode電晶體108與低電壓E-mode電晶體109。在圖示說明於第5A圖與第5B圖的配置中，E-mode電晶體109為縱向電晶體，E-mode電晶體109的汲極電極113位於與源極電極111與閘極電極112相對的裝置側，而D-mode電晶體108為橫向電晶體，D-mode電晶體108的源極電極114、閘極電極115與汲極電極116皆位於裝置的相同側。然而，亦可能對電晶體108與109之每一者使用其他配置。
低電壓E-mode電晶體109的源極電極111與高電壓D-mode電晶體108的閘極電極115兩者係電連接在一起(例如使用接合線69)，並一起形成混合裝置107的源極121。低電壓E-mode電晶體109的閘極電極112形成混合裝置107的閘極122。高電壓D-mode電晶體108的汲 極電極116形成混合裝置107的汲極123。高電壓D-mode電晶體108的源極電極114係電連接至低電壓E-mode電晶體109的汲極電極113。如見於第5A圖，位於低電壓E-mode電晶體109分別與源極電極111與汲極電極112相對側上的汲極電極113，藉由將低電壓E-mode電晶體109直接安裝在源極電極114的頂端且汲極電極113直接接觸源極電極114(例如藉由使用導電焊料或合成樹脂)，可電連接至源極電極114。如此，低電壓E-mode電晶體109的佔據面積(且因此，截面區域)，可小於高電壓D-mode電晶體108的佔據面積，且尤其是在低電壓E-mode電晶體109的佔據面積可小於高電壓D-mode電晶體108的源極電極114的佔據面積時。
在本文中使用的「混合增強模式電子裝置或部件」(或簡稱為「混合裝置或部件」，為由空乏模式電晶體與增強模式電晶體形成的電子裝置或部件，其中空乏模式電晶體能夠承受較高的操作電壓及/或崩潰電壓，相較於增強模式電晶體，而混合裝置或部件經配置以類似於單一增強模式電晶體而操作，且具有約如空乏模式電晶體般高的崩潰電壓及/或操作電壓。換言之，混合增強模式裝置或部件包含具有下列性質的至少三個節點。在第一節點(源極節點)與第二節點(閘極節點)被保持在相同的電壓時，混合增強模式裝置或部件可阻擋施加至第三節點(汲極節點)之相對於源極節點的正值高電壓(亦即大於增強模式電晶體能夠阻擋之最大電壓的電壓)。在閘極節點被 保持在充足之相對於源極節點的正值電壓時(亦即，大於增強模式電晶體的臨界電壓)，電流從源極節點流至汲極節點，或在對汲極節點施加充足之相對於源極節點的正值電壓時，電流從汲極節點流至源極節點。在增強模式電晶體為低電壓裝置且空乏模式電晶體為高電壓裝置時，混合裝置可類似於單一高電壓增強模式電晶體來操作。空乏模式電晶體的崩潰電壓及/或最大操作電壓，可為增強模式電晶體的崩潰電壓及/或最大操作電壓的至少兩倍、至少三倍、至少五倍、至少十倍或至少二十倍。
在本文中使用的「高電壓裝置」(諸如高電壓電晶體)，為最佳化為用於高電壓切換應用的電子裝置。換言之，在電晶體關閉時，電晶體能夠阻擋高電壓，諸如約300V或更高、約600V或更高、約1200V或更高或約1700V或更高，且在電晶體開啟時，電晶體的導通電阻(RON)對於使用電晶體的應用而言為足夠低。高電壓裝置能夠阻擋的電壓，可至少等於使用高電壓裝置之電路的高壓供應或最大電壓。高電壓裝置可能夠阻擋300V、600V、1200V、1700V或其他應用所需之適合的阻擋電壓。換言之高電壓裝置可阻擋在0V與至少Vmax之間的任何電壓，其中Vmax為電路或功率供應所能供應的最大電壓。在一些實施中，高電壓裝置可阻擋在0V與至少2*Vmax之間的任何電壓。在本文中使用的「低電壓裝置」(諸如低電壓電晶體)，為能夠阻擋低電壓(諸如在0V與Vlow之間，其中Vlow低於Vmax)，但無法阻擋高於Vlow之電 壓的電子裝置。在一些實施中，Vlow約等於|Vth|、大於|Vth|、約等於2*|Vth|、約等於3*|Vth|，或約在|Vth|與3*|Vth|之間，其中|Vth|為高電壓電晶體的臨界電壓的絕對值，該高電壓電晶體諸如包含在使用低電壓電晶體於其中之混合部件內的高電壓空乏模式電晶體。在其他實施中，Vlow約等於10V、約等於20V、約等於30V、約等於40V或約在5V與50V之間，諸如約在10V與40V之間。在其他實施中，Vlow約小於0.5*Vmax、約小於0.3*Vmax、約小於0.1*Vmax、約小於0.05*Vmax或約小於0.02*Vmax。
在第5A圖與第5B圖中，D-mode電晶體108可為III-Nitride電晶體，諸如III-N HEMT，而E-mode電晶體109可為以矽為基礎的裝置，諸如Si MOSFET。或者，E-mode電晶體109亦可為III-N電晶體。因為E-mode電晶體109為低電壓裝置，且因此不需要能夠阻擋全體電路的高電壓，所以E-mode電晶體109可被製成為切換得比由相同材料形成的高電壓裝置要快得多。混合裝置107可因此能夠操作在濾波器40設計所針對的較高切換頻率。
已說明了數種實施。但是，將瞭解到可進行各種修改，而不脫離本文所說明之技術與裝置的精神與範疇。例如，可使用替代性的濾波器配置。或，第3圖的切換器31低側端子可連接至通用AC迴路，迴路在一些情況中可於負值電壓，而非連接至地。或，第5A圖與第5B圖 中的混合裝置107可使用替代性的配置。例如，兩個電晶體108與109可被形成在通用基板上，而非為第5A圖的堆疊配置。在彼情況中，電晶體109的源極111將不必須要被線接合至電晶體108的閘極115。電極111與115可由替代性手段被連接，例如藉由互連接金屬。因此，其他實施係位於以下申請專利範圍的範疇內。
2‧‧‧電晶體
3‧‧‧二極體
4‧‧‧電晶體
5‧‧‧二極體
6‧‧‧輸出
10‧‧‧半橋接電路
11‧‧‧切換器
12‧‧‧切換器
13‧‧‧高電壓供應
14‧‧‧電氣連接器
15‧‧‧電氣負載
16‧‧‧電感器
17‧‧‧電容器
18‧‧‧電容器
20‧‧‧濾波器
21‧‧‧電感性元件
22‧‧‧電容性元件
30‧‧‧半橋接電路
31‧‧‧切換器
32‧‧‧切換器
35‧‧‧電氣負載
40‧‧‧濾波器
41‧‧‧電感性元件
42‧‧‧電容性元件
51‧‧‧3dB滾邊頻率
52‧‧‧截止頻率
69‧‧‧接合線
107‧‧‧混合裝置
108‧‧‧D-mode電晶體
109‧‧‧E-mode電晶體
111‧‧‧源極電極
112‧‧‧汲極電極
113‧‧‧汲極電極
114‧‧‧源極電極
115‧‧‧閘極電極
116‧‧‧汲極電極
121‧‧‧源極
122‧‧‧閘極
123‧‧‧汲極
7‧‧‧濾波器輸出
第1圖為先前技術反相器電路的電路示意圖。
第2圖為第1圖電路中元件之頻率相關性的代表圖。
第3圖為反相器電路實施的電路示意圖。
第4圖為第3圖電路中元件之頻率相關性的代表圖。
第5A圖為可用作橋接電路中之切換器的混合電子裝置的平面圖。
第5B圖為代表第5A圖之裝置的電路示意圖。
在各個圖式中，類似的元件符號指示類似的元件。
6‧‧‧半橋接電路輸出
7‧‧‧濾波器輸出
13‧‧‧高電壓供應
14‧‧‧電氣連接器
16‧‧‧電感器
17‧‧‧電容器
18‧‧‧電容器
30‧‧‧半橋接電路
31‧‧‧切換器
32‧‧‧切換器
35‧‧‧電氣負載
40‧‧‧濾波器
41‧‧‧電感性元件
42‧‧‧電容性元件

Claims (82)

  1. 一種具有電抗性濾波器之電子部件，該電子部件包含：一半橋接電路，該半橋接電路經調適以與一電氣負載操作，該電氣負載具有一操作頻率，該半橋接電路包含一第一切換器與一第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有一切換頻率並包含一第一端子、一第二端子與一控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至一節點；以及一濾波器，該濾波器具有一3dB滾邊頻率，該3dB滾邊頻率係小於該等切換器的該切換頻率，但大於該電氣負載的該操作頻率，且該濾波器的該第一端子係電子式耦合至該節點；其中該第一切換器或該第二切換器包含一高電壓空乏模式電晶體與一低電壓增強模式電晶體，該高電壓空乏模式電晶體包含一源極電極，而該低電壓增強模式電晶體直接安裝在該高電壓空乏模式電晶體的該源極電極的頂端；以及該濾波器的該3dB滾邊頻率係大於5kHz。
  2. 如請求項1所述之電子部件，其中該濾波器的該3dB滾邊頻率至少為10kHz。
  3. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體為一III-N裝置。
  4. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一切換電晶體。
  5. 如請求項4所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體經配置以約80kHz或更高的一頻率切換，而不經受實質切換損失。
  6. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體為一場效電晶體。
  7. 如請求項1所述之電子部件，其中該第一切換器的該第一端子為一汲極端子，且該第二切換器的該第二端子為一源極端子。
  8. 如請求項1所述之電子部件，其中該第二切換器的該第一端子為一汲極端子，且該第二切換器的該汲極端子係電連接至一高電壓供應。
  9. 如請求項1所述之電子部件，其中該第一切換器與該第二切換器的該等控制端子為閘極端子。
  10. 如請求項1所述之電子部件，其中該半橋接電路不具有二極體。
  11. 如請求項1所述之電子部件，進一步包含一電氣連接器，該電氣連接器將該電氣負載連接至該濾波器的一第二端子。
  12. 如請求項11所述之電子部件，其中該電氣連接器為一纜線。
  13. 如請求項1所述之電子部件，其中該電氣負載包含一馬達。
  14. 如請求項1所述之電子部件，其中該濾波器包含一電感性元件與一電容性元件。
  15. 如請求項14所述之電子部件，其中該濾波器的該電感性元件為一第一電感性元件，且該電氣負載包含一第二電感性元件。
  16. 如請求項11所述之電子部件，其中該電氣負載包含一光伏打電池。
  17. 如請求項1所述之電子部件，其中該電氣負載具有約1kHz或更高的一操作頻率。
  18. 如請求項1所述之電子部件，其中該電子部件為一反相器電路的部分。
  19. 如請求項1所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電壓訊號。
  20. 如請求項19所述之電子部件，其中該AC電壓訊號的一頻率約為1kHz或更高。
  21. 如請求項1所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電流。
  22. 如請求項21所述之電子部件，其中該AC電流的一頻率約為1kHz或更高。
  23. 如請求項1所述之電子部件，其中該濾波器的一截止頻率係高於50kHz。
  24. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體與該低電壓增強模式電晶體經配置以操作為一單一高電壓增強模式電晶體。
  25. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體的一源極電極係電連接至該低電壓增強模式電晶體的一汲極電極。
  26. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一三族氮化物電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一矽MOSFET。
  27. 如請求項1所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一橫向電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一縱向電晶體。
  28. 如請求項1所述之電子部件，其中該半橋接電路與該濾波器係位於一通用基板上。
  29. 如請求項1所述之電子部件，其中該基板包含一印刷電路板。
  30. 一種具有電抗性濾波器之電子部件，該電子部件包含：一半橋接電路，該半橋接電路經調適以與一電氣負載操作，該電氣負載具有一操作頻率，該半橋接電路包含一第一切換器與一第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有一切換頻率並包含一第一端子、一 第二端子與一控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至一節點；以及一濾波器，該濾波器的一第一端子係電子式耦合至該節點；其中該第一切換器或該第二切換器包含一高電壓空乏模式電晶體與一低電壓增強模式電晶體，該高電壓空乏模式電晶體包含一源極電極，而該低電壓增強模式電晶體直接安裝在該高電壓空乏模式電晶體的該源極電極的頂端；以及該半橋接電路與該濾波器形成一模組，且該模組的一容積除以該電子部件的一最大輸出功率係小於6cm3/瓦特。
  31. 如請求項30所述之電子部件，其中該模組的該容積係小於360,000cm3。
  32. 如請求項30所述之電子部件，其中該模組的佔據面積係小於11,250cm2。
  33. 如請求項30所述之電子部件，其中該模組的該容積係小於1800cm3。
  34. 如請求項30所述之電子部件，其中該模組的佔據面積係小於225cm2。
  35. 如請求項30所述之電子部件，其中該電子部件的該最大輸出功率為至少100瓦特。
  36. 如請求項30所述之電子部件，進一步包含一電氣連接器，該電氣連接器將一電氣負載連接至該濾波器的一第二端子。
  37. 如請求項36所述之電子部件，其中該電氣連接器為一纜線。
  38. 如請求項36所述之電子部件，其中該電氣負載包含一馬達。
  39. 如請求項36所述之電子部件，其中該濾波器的該電感性元件為一第一電感性元件，且該電氣負載包含一第二電感性元件。
  40. 如請求項36所述之電子部件，其中該電氣負載包含一光伏打電池。
  41. 如請求項36所述之電子部件，其中該電氣負載具有約1kHz或更高的一操作頻率。
  42. 如請求項30所述之電子部件，其中該電子部件為一反相器電路的部分。
  43. 如請求項30所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電壓訊號。
  44. 如請求項43所述之電子部件，其中該AC電壓訊號的一頻率約為1kHz或更高。
  45. 如請求項30所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電流。
  46. 如請求項45所述之電子部件，其中該AC電流的一頻率約為1kHz或更高。
  47. 如請求項30所述之電子部件，其中該半橋接電路與該濾波器係位於一通用基板上。
  48. 如請求項47所述之電子部件，其中該基板包含一印刷電路板。
  49. 如請求項30所述之電子部件，其中該濾波器包含一電感性元件與一電容性元件。
  50. 如請求項30所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體與該低電壓增強模式電晶體經配置以操作為一單一高電壓增強模式電晶體。
  51. 如請求項30所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體的一源極電極係電連接至該低電壓增強模式電晶體的一汲極電極。
  52. 如請求項30所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一三族氮化物電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一矽MOSFET。
  53. 如請求項30所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一橫向電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一縱向電晶體。
  54. 一種具有電抗性濾波器之電子部件，該電子部件包含：一半橋接電路，該半橋接電路經調適以與一電氣負載操作，該電氣負載具有一操作頻率，該半橋接電路包含一第一切換器與一第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有一切換頻率並包含一第一端子、一 第二端子與一控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至一節點；以及一濾波器，該濾波器具有一3dB滾邊頻率，該3dB滾邊頻率係小於該等切換器的該切換頻率，但大於該電氣負載的該操作頻率，且該濾波器的該第一端子係電子式耦合至該節點；其中該第一切換器或該第二切換器包含一高電壓空乏模式電晶體與一低電壓增強模式電晶體，該高電壓空乏模式電晶體包含一源極電極，而該低電壓增強模式電晶體直接安裝在該高電壓空乏模式電晶體的該源極電極的頂端；以及該第一切換器與該第二切換器之每一者經配置在該電子部件的操作期間以約80kHz或更高的一頻率切換，而不經受實質切換損失。
  55. 如請求項54所述之電子部件，其中該濾波器的該3dB滾邊頻率係高於5kHz。
  56. 如請求項54所述之電子部件，其中該濾波器的一截止頻率係高於50kHz。
  57. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一III-N裝置。
  58. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一場效電晶體。
  59. 如請求項54所述之電子部件，其中該第一切換器包含該高電壓空乏模式電晶體與該低電壓增強模式電晶體，該第二切換器包含一第二高電壓空乏模式電晶體與一第二低電壓增強模式電晶體，該第一切換器的該第一端子為該高電壓空乏模式電晶體的一汲極端子，且該第二切換器的該第二端子為該第二低電壓增強模式電晶體的一源極端子。
  60. 如請求項54所述之電子部件，其中該第一切換器的該第二端子為該低電壓增強模式電晶體一源極端子，且該低電壓增強模式電晶體的該源極端子係電連接至地。
  61. 如請求項54所述之電子部件，其中該第二切換器的該第一端子為該高電壓空乏模式電晶體的一汲極端子，且該高電壓空乏模式電晶體的該汲極端子係電連接至一高電壓供應。
  62. 如請求項54所述之電子部件，其中該第一切換器包含該高電壓空乏模式電晶體與該低電壓增強模式電晶體，該第二切換器包含一第二高電壓空乏模式電晶體與 一第二低電壓增強模式電晶體，而該第一切換器與該第二切換器的該等控制端子，分別為該低電壓增強模式電晶體與該第二低電壓增強模式電晶體的閘極端子。
  63. 如請求項54所述之電子部件，其中該半橋接電路不具有二極體。
  64. 如請求項54所述之電子部件，該電子部件進一步包含一電氣連接器，該電氣連接器將一電氣負載連接至該濾波器的一第二端子。
  65. 如請求項64所述之電子部件，其中該電氣連接器為一纜線。
  66. 如請求項64所述之電子部件，其中該電氣負載包含一馬達。
  67. 如請求項54所述之電子部件，其中該濾波器包含一電感性元件與一電容性元件。
  68. 如請求項67所述之電子部件，其中該濾波器的該電感性元件為一第一電感性元件，且該電氣負載包含一第二電感性元件。
  69. 如請求項54所述之電子部件，其中該電氣負載包含一光伏打電池。
  70. 如請求項54所述之電子部件，其中該電氣負載具有約1kHz或更高的一操作頻率。
  71. 如請求項54所述之電子部件，其中該電子部件為一反相器電路的部分。
  72. 如請求項54所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電壓訊號。
  73. 如請求項72所述之電子部件，其中該AC電壓訊號的一頻率約為1kHz或更高。
  74. 如請求項54所述之電子部件，其中該電子部件能夠輸出一實質上正弦AC電流。
  75. 如請求項74所述之電子部件，其中該AC電流的一頻率約為1kHz或更高。
  76. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體與該低電壓增強模式電晶體經配置以操作為一單一高電壓增強模式電晶體。
  77. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體的一源極電極係電連接至該低電壓增強模式電晶體的一汲極電極。
  78. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一三族氮化物電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一矽MOSFET。
  79. 如請求項54所述之電子部件，其中該高電壓空乏模式電晶體係為一橫向電晶體，而該低電壓增強模式電晶體係為一縱向電晶體。
  80. 如請求項54所述之電子部件，其中該半橋接電路與該濾波器係位於一通用基板上。
  81. 如請求項80所述之電子部件，其中該基板包含一印刷電路板。
  82. 一種具有電抗性濾波器之電子部件，該電子部件包含：一半橋接電路，該半橋接電路經調適以與一電氣負載操作，該電氣負載具有一操作頻率，該半橋接電路包含一第一切換器與一第二切換器，該第一切換器與該第二切換器之每一者具有一切換頻率並包含一第一端子、一 第二端子與一控制端子，其中該第一切換器的該第一端子與該第二切換器的該第二端子兩者皆電連接至一節點；以及一濾波器，該濾波器具有一3dB滾邊頻率，該3dB滾邊頻率係小於該等切換器的該切換頻率，但大於該電氣負載的該操作頻率，且該濾波器的該第一端子係電耦合至該節點；其中該第一切換器或該第二切換器包含一高電壓空乏模式電晶體與一低電壓增強模式電晶體，該高電壓空乏模式電晶體包含一源極電極，而該低電壓增強模式電晶體直接安裝在該高電壓空乏模式電晶體的該源極電極的頂端。
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