氮化鎵(GaN)是一種具有半導(dǎo)體特性的化合物,相對于現(xiàn)在應(yīng)用最廣的半導(dǎo)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(fēng)靡的氮化鎵充電器,對我們消費(fèi)者最直觀的感覺就是小。當(dāng)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(mào)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(zhì)的FET取代了傳統(tǒng)的硅材料。
我們常用的充電器看著都挺大,但其實(shí)拆開后會發(fā)現(xiàn)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(guān)電源模塊電路,MOS管的開關(guān)頻率是一個關(guān)鍵參數(shù)。
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(yùn)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(yùn)水。
所以MOS管的開關(guān)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(dāng)然也就越小。
道理就是這么簡單,但是問題在于盲目提高M(jìn)OS管的開關(guān)頻率,很容易導(dǎo)致電源變熱,發(fā)生危險,所以傳統(tǒng)的充電器并不敢把開關(guān)頻率設(shè)計(jì)的太高,一般就是100khz左右。但是當(dāng)?shù)壋霈F(xiàn)后,因?yàn)樗且环N相對于硅來說更加穩(wěn)定的化合物,堅(jiān)硬性好,熔點(diǎn)高,電離度高,所以用它取代硅材料,就可以讓開關(guān)頻率變得更高而又沒有之前擔(dān)心的風(fēng)險,那么相應(yīng)的我們就可以縮小整個電源轉(zhuǎn)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(tǒng)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(yīng)用必然更加廣泛,例如現(xiàn)在的5G建設(shè),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(jù)一席之地。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)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(dǎo)體材料,我們的研發(fā)和國外差距并不大,完全有可能實(shí)現(xiàn)彎道超車,打破半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受制于人的被動局面。相信在未來,我們聽到“國產(chǎn)氮化鎵”這個名字的機(jī)會會越來越多。
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