什么是 GaN 氮化鎵？1

什么是GaN氮化鎵？1對于GaN，中文名氮化鎵，我們實在是聽得太多了。這要從近兩年充電器上的瘋狂內卷開始說起。好像從某個時間點開始，一夜之間，GaN就如雨后春筍般出現(xiàn)在了充電行業(yè)。然后隨之而來的，就是我們憧憬已久的幻想開始實現(xiàn)：快速充電，更快速充電。到2022年的今天，功率甚至已經在突破200這個數(shù)字上初現(xiàn)端倪。倍思GaN2氮化鎵快充充電器1C100W這是第三代半導體材料的勝利，也是移動端充電行業(yè)的狂歡。但對于GaN，很多人只是有個模糊的概念，對于它實現(xiàn)「小體積大功率」背后的原理、以及為何能改變多行業(yè)格局其實并不清楚。這也是本文的主旨，今天就讓我們帶著這些問題去一探究竟。什么是GaN氮化鎵？——從分子結構看科學解釋：GaN：由鎵（原子序數(shù)31)和氮（原子序數(shù)7)結合而來的化合物。它是擁有穩(wěn)定六邊形晶體結構的寬禁帶半導體材料。禁帶：是指電子從原子核軌道上脫離所需要的能量，GaN的禁帶寬度為3.4eV，是硅的3倍多，所以說GaN擁有寬禁帶特性（WBG）。禁帶寬度決定了一種材料所能承受的電場。GaN比傳統(tǒng)硅材料更大的禁帶寬度，使它具有非常細窄的耗盡區(qū)，從而可以開發(fā)出載流子濃度非常高的器件結構，而載流子濃度直接決定了半導體的導電能力。**為什么GaN**這么受歡迎？要回答這個問題，我們就要先回答：GaN有何優(yōu)勢？由于GaN具有更小的晶體管、更短的電流路徑、超低的電阻和電容等優(yōu)勢，GaN充電器的運行速度，比傳統(tǒng)硅器件要快100倍。倍思能量堆GaN移動電源適配器10000mAh45WGaN在電力電子領域主要優(yōu)勢在于高效率、低損耗與高頻率，GaN材料的這一特性令其在充電器行業(yè)大放異彩。更重要的是，GaN相比傳統(tǒng)的硅，可以在更小的器件空間內處理更大的電場，同時提供更快的開關速度。此外，氮化鎵比硅基半導體器件，可以在更高的溫度下工作。說人話就是：基于GaN功率芯片的充電器充電速度比傳統(tǒng)硅充電器快高三倍，但尺寸和重量，甚至只有后者的一半。同時還有耐高溫、低損耗等特點。這就是為什么我們現(xiàn)在看到的充電器能夠輕松達到65W、100W，但同時它們的體積卻并不大的原因，至少這在以往是難以想象的。GaN的優(yōu)勢能夠帶來什么？我們把這種材料技術帶來的優(yōu)勢分成兩個層面解讀：產品與行業(yè)。對產品：在電力電子領域，基于GaN材料制備的功率器件擁有更高的功率密度輸出，以及更高的能量轉換效率。除此之外可以使系統(tǒng)小型化、輕量化，有效降低電力電子裝置的體積和重量，從而極大降低系統(tǒng)制作及生產成本。倍思GaN3氮化鎵快充充電器1C30W對行業(yè)：相關數(shù)據(jù)表明，在低壓市場，GaN的應用潛力甚至可以占據(jù)到整個功率市場約68%的比重。另一點可能是你比較意外的，那就是GaN技術還可以有效降低碳排放。其碳足跡比傳統(tǒng)的硅基器件要低10倍。據(jù)估計，如果全球采用硅芯片器件的數(shù)據(jù)中心，都升級為使用GaN功率芯片器件，那全球的數(shù)據(jù)中心將減少30-40%的能源浪費。