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氮化鎵材質的FET取代了傳統的硅材料

lhl545545 ? 來源:信號完整性與電源完整性 ? 作者:信號完整性與電源 ? 2020-06-16 15:50 ? 次閱讀

氮化鎵(GaN)是一種具有半導體特性的化合物,相對于現在應用最廣的半導體材料硅(Si),氮化鎵的禁帶寬度更大,這也就決定了它具有更高的耐壓值和更高的工作溫度,并且它的電子飽和速度更快,具有較高的載流子遷移率,可以讓器件更高速地工作。

最近風靡的氮化鎵充電器,對我們消費者最直觀的感覺就是小。當然,在充電功率等同的情況下,體積越大的充電器,散熱必然就越好,如果一個充電器不做好電路可靠性就貿然縮小體積,就會有爆炸等隱患。氮化鎵充電器之所以能夠做的這么小,最主要的原因就是用了氮化鎵材質的FET取代了傳統的硅材料。

我們常用的充電器看著都挺大,但其實拆開后會發現里面最占體積的都是感性和容性器件,真正控制功能的電路板并不大。

對于開關電源模塊電路,MOS管的開關頻率是一個關鍵參數。

我們打個比方,

例如我們需要100立方的水(總功率)

那么如果用10立方(感性容性器件)的桶,那么總用要用10次(頻率)來運水

如果用1立方(感性容性器件)的桶 那么總共要用100次(頻率)來運水。

所以MOS管的開關頻率越高,那么感性容性器件的值和體積就越小,整個充電器的體積當然也就越小。

道理就是這么簡單,但是問題在于盲目提高MOS管的開關頻率,很容易導致電源變熱,發生危險,所以傳統的充電器并不敢把開關頻率設計的太高,一般就是100khz左右。但是當氮化鎵出現后,因為它是一種相對于硅來說更加穩定的化合物,堅硬性好,熔點高,電離度高,所以用它取代硅材料,就可以讓開關頻率變得更高而又沒有之前擔心的風險,那么相應的我們就可以縮小整個電源轉換模塊的體積。

對于電子電路,氮化鎵能提供更好的功率以及能耗比,耐壓更高,高頻特性也比傳統的電子材料更好,所以在電子電路速率越來越高的趨勢下,氮化鎵這種材料的應用必然更加廣泛,例如現在的5G建設,從多重載波聚合,以及基站的功率放大器,氮化鎵都可以占據一席之地。

半導體產業化絕非一朝一夕之功,氮化鎵(GaN),作為目前最火熱的第3代半導體材料,我們的研發和國外差距并不大,完全有可能實現彎道超車,打破半導體產業受制于人的被動局面。相信在未來,我們聽到“國產氮化鎵”這個名字的機會會越來越多。
責任編輯:pj

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