氮化鎵技術(shù)是什么原理

半導(dǎo)體材料（semiconductor material）是一類具有半導(dǎo)體性能（導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ？cm～1GΩ？cm范圍內(nèi)）、可用來制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。

第三代半導(dǎo)體材料是指Ⅲ族氮化物（如氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）等）、碳化硅、氧化物半導(dǎo)體（如氧化鋅（ZnO）、氧化鎵（Ga2O3）、鈣鈦礦（CaTiO3）等）和金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料。與前兩代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性質(zhì)，因此采用第三代半導(dǎo)體材料制備的半導(dǎo)體器件不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運行，而且在高電壓、高頻率狀態(tài)下更為可靠，此外還能以較少的電能消耗，獲得更高的運行能力。

氮化鎵是什么

氮化鎵（GaN：Gallium Nitride）是氮和鎵化合物，具體半導(dǎo)體特性，早期應(yīng)用于發(fā)光二極管中，它與常用的硅屬于同一元素周期族，硬度高熔點高穩(wěn)定性強(qiáng)。氮化鎵材料是研制微電子器件的重要半導(dǎo)體材料，具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率等特點，應(yīng)用在充電器可適配小型變壓器和高功率器件，充電效率高。

什么是氮化鎵技術(shù)原理？

氮化鎵器件憑借著獨特的器件特性，已經(jīng)在快充領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重的作用。但是傳統(tǒng)的氮化鎵器件的門極電壓非常特殊，門極門檻電壓極低，1V左右的門極電壓就可以部分導(dǎo)通;門極耐壓也只有6V左右。

上圖為傳統(tǒng)氮化鎵器件應(yīng)用電路圖，為了配合傳統(tǒng)的電源控制器，工程師需要在門極配置復(fù)雜的電平轉(zhuǎn)換電路，使用起來非常不方便。

上圖為芯導(dǎo)PDG7115氮化鎵功率IC的應(yīng)用電路圖，相比傳統(tǒng)氮化鎵器件，PGD7115直驅(qū)型GaN功率IC無需配置復(fù)雜的電平轉(zhuǎn)換電路，外圍電路更為簡潔，有效降低 BOM 成本，加速產(chǎn)品上市周期。

GaN性能特點：

1、高性能，主要包括高輸出功率、高功率密度、高工作帶寬、高效率、體積小、重量輕等。目前第一代和第二代半導(dǎo)體材料在輸出功率方面已經(jīng)達(dá)到了極限，而GaN半導(dǎo)體由于在熱穩(wěn)定性能方面的優(yōu)勢，很容易就實現(xiàn)高工作脈寬和高工作比，將天線單元級的發(fā)射功率提高10倍;

2、高可靠性，功率器件的壽命與其溫度密切相關(guān)，溫結(jié)越高，壽命越低。GaN材料具有高溫結(jié)和高熱傳導(dǎo)率等特性，極大地提高了器件在不同溫度下的適應(yīng)性和可靠性。GaN器件可以用在650°C以上的軍用裝備中;

3、低成本，GaN半導(dǎo)體的應(yīng)用，能夠有效改善發(fā)射天線的設(shè)計，減少發(fā)射組件的數(shù)目和放大器的級數(shù)等，有效降低成本。目前GaN已經(jīng)開始取代GaAs作為新型雷達(dá)和干擾機(jī)的T/R（收/發(fā)）模塊電子器件材料。美軍下一代的AMDR（固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)）便采用了GaN半導(dǎo)體。氮化鎵禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強(qiáng)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越性質(zhì)，使得它成為迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，并可以成為制備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。

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審核編輯 ：李倩