氮化鎵（GaN）晶體管在電力電子行業(yè)的發(fā)展非常迅速，并且因其高電子遷移率等特性而成為硅基FET的流行替代品。此外，氮化鎵晶體管用于更多的應(yīng)用，如電源充電器、汽車和音頻放大器。

一、什么是氮化鎵？

大多數(shù)人都知道硅是什么，或者至少聽(tīng)說(shuō)過(guò)它。簡(jiǎn)而言之，適用于大多數(shù)基于半導(dǎo)體的應(yīng)用的“傳統(tǒng)”半導(dǎo)體。它很便宜，我們有很多使用它的經(jīng)驗(yàn)，它非常安全，而且這是我們現(xiàn)有的大多數(shù)半導(dǎo)體技術(shù)最適合的。然而，隨著設(shè)備變得更強(qiáng)大，它很快就會(huì)達(dá)到它的“極限”。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，研究人員一直在努力尋找純硅的繼任者，這就是碳化硅（SiC）（一種更快、更堅(jiān)固、更有效的純硅替代品）和GaN等產(chǎn)品的用武之地。GaN是一種直接帶隙半導(dǎo)體，自1990年代以來(lái)一直用于藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）。該帶隙比硅的帶隙高得多，使其成為用于構(gòu)建晶體管的硅的更好替代品，因?yàn)樗鼈兊碾娮栎^小。

二、氮化鎵晶體管

GaN晶體管具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以取代硅基FET。英銳恩單片機(jī)工程師解釋，由于GaN的擊穿電壓非常高、電子遷移率高，并且能夠在更高的溫度和更高的電壓下工作，因此它們非常適合用于功率放大器等應(yīng)用。此外，高功率密度和高電壓擊穿限制使GaN成為5G蜂窩基站應(yīng)用的有希望的候選者。

GaN晶體管的驅(qū)動(dòng)方式與傳統(tǒng)MOSFET相同。這意味著它們很容易集成到現(xiàn)有的設(shè)計(jì)架構(gòu)中，部分原因是2020年GaN得到更廣泛的接受，更多的應(yīng)用程序（如數(shù)據(jù)中心、電源和汽車系統(tǒng)）實(shí)施它們。

三、基于氮化鎵的電源

英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師介紹，事實(shí)上，正是電源類產(chǎn)品，更具體地說(shuō)，是基于GaN的充電器——在2020年開(kāi)始興起。它們?cè)?月份的CES上占有重要地位，到6月，它們的數(shù)量和使用水平的激增開(kāi)始施加壓力市場(chǎng)上的電力行業(yè)更有效和實(shí)用的設(shè)計(jì)解決方案。

這是因?yàn)殡S著智能手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備功能的增加，它們的電源需求也隨之增加——它們需要做更多的事情。而這些設(shè)備的便攜性給制造商帶來(lái)了額外的壓力，要求他們減小充電器的尺寸和重量。消費(fèi)者根本不想拖著笨重的充電器；他們想要與他們使用的設(shè)備一樣時(shí)尚的東西。

由于GaN技術(shù)在轉(zhuǎn)換功率方面效率更高，因此它作為熱量損失的能量更少。這意味著GaN電源充電器設(shè)計(jì)可以使用比基于硅晶體管的充電器更小、更便宜的組件。這導(dǎo)致基于GaN的電源充電器更小、更輕，同時(shí)仍然能夠滿足甚至超過(guò)最新設(shè)備的高功率需求。

此外，隨著智能設(shè)備開(kāi)始激增，更多地關(guān)注實(shí)現(xiàn)更深入的人類理解和滿足人類需求，為它們提供動(dòng)力的新興技術(shù)（即人工智能、面部識(shí)別、生物識(shí)別）將導(dǎo)致更高的電力需求。更高效、更小巧的基于GaN的電源可能是滿足這些下一代設(shè)備更高功率需求的關(guān)鍵。

以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的“氮化鎵（GaN）：電力電子的下一個(gè)大趨勢(shì)？”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。