从氮化镓的用途了解它是什么材料?
自一百多年前电子时代来临以来,电源设计工程师一直在寻求理想的开关,这种开关将迅速有效地将原始电能转换为可控的有用电子流 。首先是真空管,但是效率低下,如它们产生的热量,大尺寸和高成本所证明的那样,限制了其最终使用 。紧接着,在50年代后期,晶体管得到了广泛的应用 。凭借其小巧的尺寸和更高的效率,它们似乎是“圣杯”和快速更换的管子,同时创造了真空管技术无法触及的巨大新市场 。

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氮化镓是什么材料?氮化镓英文简称GaN ,属第三代半导体材料,六角纤锌矿结构 。GaN 具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,可用于生产半导体功率器件以及RF组件和发光二极管(LED)的材料 。GaN已证明具有成为功率转换,RF和模拟应用中的硅半导体置换技术的能力,是现在世界上人们最感兴趣的半导体材料之一 。
硅晶体管与电子时代硅很快成为半导体晶体管的首选材料,这不仅是因为其根本上优越的电性能,而且其生产成本远低于真空管 。整个1970年代和1980年代,硅晶体管以及随后的集成电路的迅猛发展 。“ 摩尔定律 ”(Moore’s Law)要求将晶体管的性能提高一倍,同时大约每18个月降低一次成本,从而创造了性能更高,成本更低的新产品同步鼓声,令消费者感到满意 。而且,对于功率转换而言,这是硅基功率MOSFET的核心 。
与真空管一样,硅功率MOSFET如今已走到了尽头,以不断降低的成本提供更好的性能 。幸运的是,对具有无限快的开关速度,无电阻和较低成本的理想开关的追求并未减慢,并且已经出现了用于构建高性能功率转换晶体管和集成电路的新基础材料 。
氮化镓的优点
- 电阻更低,电导损耗更低;
- 更快的设备产生更少的开关损耗;
- 较小的电容,导致在充电和放电设备时损失较小;
- 驱动电路所需的功率更少;
- 较小的设备在印刷电路板上占用的空间较小;
- 更低的花费 。
氮化镓是将电子性能提升到新水平并重新激活摩尔定律的积极动力的主要候选人 。如今,氮化镓具有比硅高1000倍以上的电子传导效率,并且能够以比硅更低的成本制造电子 。硅已经用尽了气体,并且出现了一种新的,性能更高的半导体材料-GaN呈上升趋势 。
2、GaN与硅的成本比较
幸运的是,生产GaN器件的成本本来就比生产MOSFET器件的成本低,这是因为GaN器件是在目前生产传统硅半导体的同一家工厂中使用标准的硅制造程序生产的,因此对于相同的功能性能 。由于单个器件比硅器件小得多,因此每个晶片可以生产更多的GaN器件,从而形成一种状况,其中GaN器件的制造成本始终低于硅器件 。随着GaN技术的改进,成本差距越来越大 。
【从氮化镓的用途了解它是什么材料?】
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