GaN 和 SiC 属复合半导体，与带隙为 1.12 电子伏特 (eV) 的硅相比，其带隙分别为 3.4 eV 和 3.3 eV，高出约三倍。这意味着两者都能支持更高的电压和更高的频率。
GaN 更高的电子迁移率使之更适合于高性能、高频率应用。GaN
功率 FET 实现了更快的开关速度和更高的工作频率，从而改善了信号控制，实现了截止频率更高的无源滤波器设计，并降低了纹波电流。这样就可以使用更小的电感、电容和变压器，从而减少了整体尺寸和重量。
GaN FET 被称为高电子迁移率晶体管 (HEMT)。高电子迁移率是 FET 结构的一个功能（图 1）。
图 1：基于硅基底的 GaN FET 横截面图。（图片来源：Nexperia）
GaN FET 利用的是现有的硅
CMOS 生产设施，因此性价比高。在纯 GaN 层生长之前，通过沉积种子层和作为隔离层的氮化镓铝
(AlGaN) 缓变层（图中未显示），在硅基底上形成氮化镓层。第二个 AlGaN 层则沉积在 GaN 层上面。这样就建立了压电极化，紧接着在 AlGaN 下面产生过量的电子，这是一个高度导电的通道。这种过量的电子称为二维电子气 (2DEG)。这个名字反映了在该层中有非常高的电子迁移率。
栅极下面形成了一个耗尽区。栅极的操作类似于一个 N 沟道、增强模式功率硅
MOSFET。在该器件栅极施加一个正电压即可导通。
重复多次这种结构，即可形成一个电源器件。最终形成一个绝对简单、优雅的高性价比电源开关解决方案。
为了让器件电压更高，可增加漏极和栅极之间的距离。由于 GaN 2DEG 的电阻率非常低，与硅器件相比，增加阻断电压能力对导通电阻的影响要小得多。
GaN FET 的工作模式可以构造为两种配置，即增强模式或耗尽模式。增强模式
FET 是常闭的，因此必须在栅极上施加相对于漏极/源极的正电压，以使
FET 导通。耗尽型 FET 是常开的，因此必须施加相对于漏极/源极的负栅极电压来关断 FET。耗尽型 FET 在电源系统中是有问题的，因为在给系统通电之前，必须对氮化镓耗尽型 FET 施加负偏压。
解决这个问题的一个方法是将低压硅 FET 与耗尽型 GaN FET 组合在一个共源共栅放大电路配置中（图 2）。
图 2：低压硅 MOSFET 与耗尽型 GaN FET 的共源共栅配置，会使硅栅结构的稳健性与 GaN 器件的高压时钟特性得到改善，并且使用耗尽型 GaN FET 时让复合器件在上电时关断。（图片来源：Nexperia）
该共源共栅放大电路采用了 Si MOSFET 栅极结构，其优点是与现有的
MOSFET 栅极驱动器 IC 相匹配的栅极驱动极限更高，而且耗尽型
GaN FET 在上电时是关断的。
GaN FET 的主要特点之一就是其高效率。这是由于：低串联电阻降低了传导损耗；它们的开关速度较快，降低了开关损耗；以及它们的反向恢复电荷较少，这也是它们的反向恢复损耗较低的原因。
使用常见的半桥升压转换器拓扑时，可以比较 GaN FET 和 Si MOSFET 的效率差异（图 3）。
图 3：图示为一个半桥升压转换器的原理图，用于比较 Si MOSFET 和 GaN FET 的效率，通过用每种类型器件替换晶体管 Q1 和 Q2 即可。（图片来源：Nexperia）
