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GaN氮化镓是什么?有哪些应用?GaN氮化镓的特色介绍 为什么充电器会用到它? #SiC (173875)

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现代生活和科技紧密结合,然而随着时代变迁,不仅是讯息的传递需求大幅增加,产品也开始追求更快的速度、更小的尺寸、以及更好的效率。近期,传统的硅(Si)半导体则因为物理限制的关系,逐渐无法符合市场需求,于是第三代半导体氮化镓(GaN)因势兴起,开始应用在快速充电产品、电动车领域。到底氮化镓(GaN)是什么,物理特性有那些优势,目前有哪些应用范围,未来又会有怎么样的发展呢?本篇将依序解答。


目前半导体产业以硅(Si)的发展最为成熟,然而当代的科技产品逐渐转向高频率、高速度、轻量与小体积,导致Si半导体在物理特性上已经达到极限,很难再有所突破。氮化镓(GaN)并非横空出世,它早在1993年便开始应用于LED产业,GaN的稳定性高,熔点高达1700度,相较于Si,能够忍耐更高的温度与电压。

而在稳定性与耐高温、耐高压的优势之外,GaN同样拥有良好的导电性、导热性。这些特性让GaN被应用在变压器和充电器的领域,使用GaN元件的充电器能够同时应用在需要较大电压的笔记型电脑、平板,也能够同时用于较小电压的手机和手表充电。GaN的物理特性让它就算在高电压的情况下也不容易发热,因此100W以上的快速充电模式也因应而生,能有效缩短充电的时间。

此外,相较于硅基元件,GaN拥有更高的电子密度和电子速度,元件的切换速度是硅基元件的10倍以上,因此GaN相较于Si更适合高频率、高效率的电子产品,包括现代的5G市场。而在充电器商品上,较高的电子密度让GaN能以更小的空间处理更多电力,进而达到缩小商品体积与轻量化的成果。


第一代半导体:如Si,应用于资讯、微电子产业。 第二代半导体:如GaAs(砷化镓),应用于通讯、照明产业。 第三代半导体:如GaN、SiC等。

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▲无论是基地台天线还是手机内部,相较于上一代半导体GaAs,GaN元件都更能够有效节省空间,并且在功耗控制上拥有良好的表现。图片来源:Qorvo

▲因为物理特性的关系,第一代半导体Si逐渐不符合需求,因此市场转向发展第三代半导体GaN和SiC。图片来源:德州仪器

GaN目前有哪些应用?和碳化硅(SiC)的差异在哪里?

第三代半导体包括GaN和SiC,GaN的优势在于电压40V至1200V的产品,目前主要应用于900V以下的领域,包括汽车、电信、特定的消费电子产品所需要的100V至900V电压范围。在工业方面,GaN也适合应用在射频(RF)领域,和此有关的5G射频设备、军用雷达、光达Lidar也是其应用方向之一。

  • 活泼大叔 @回复Ta

    2022-09-12 00:48:27 

    This comes just three-and-a-half years after the US signed a letter of offer and acceptance to begin increasing the capability and interoperability of US and Malaysian forces.我是铁杆粉眼熟我!!

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