本文要點(diǎn)

• 氮化鎵是一種晶體半導體，能夠承受更高的電壓。
• 氮化鎵器件的開(kāi)關(guān)速度更快、熱導率更高、導通電阻更低且擊穿強度更高。
• 氮化鎵技術(shù)可實(shí)現高功率密度和更小的磁性。

氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 是兩種寬禁帶半導體，徹底改變了傳統電力電子技術(shù)。氮化鎵技術(shù)使移動(dòng)設備的快速充電成為可能。

氮化鎵器件經(jīng)常用于一些轉換器和驅動(dòng)器應用

氮化鎵是一種晶體半導體，能夠承受更高的電壓。通過(guò)氮化鎵材料的電流比通過(guò)硅半導體的電流速度更快，因此處理速度也更快。本文將探討氮化鎵材料以及氮化鎵技術(shù)如何顛覆整個(gè)行業(yè)。

氮化鎵的關(guān)鍵特性

一些寬禁帶高效功率晶體管和集成電路是利用氮化鎵材料制造而成。在這些器件中，由于氮化鎵晶體和氮化鋁鎵 (AlGaN) 界面上的應變，產(chǎn)生了二維電子氣 (2DEG)。當器件受到電場(chǎng)作用時(shí)，二維電子氣體有助于建立高電子遷移率。

在未受應變的氮化鎵中，電子遷移率約為 1000 cm2/Vs，而在 2DEG 區域，電子遷移率則增至 2000 cm2/Vs。正是氮化鎵材料中的高遷移率為氮化鎵器件提供了更快的開(kāi)關(guān)速度、更高的熱導率、更低的導通電阻和更高的擊穿強度。

• 機械穩定性
• 更高的擊穿強度
• 更高的功率處理能力
• 開(kāi)關(guān)速度快
• 更高的熱導率
• 導通電阻低
• 高效節能

氮化鎵技術(shù)

氮化鎵的應用領(lǐng)域包括消費電子、數據中心、工業(yè)、汽車(chē)和可再生能源系統。與硅和鍺半導體相比，氮化鎵半導體器件的電能轉換效率更高。氮化鎵器件體積小、便于攜帶，因此在半導體領(lǐng)域備受青睞。

氮化鎵技術(shù)可用于生產(chǎn)半導體功率器件、RF 元件和發(fā)光二極管 (LED) 等。氮化鎵技術(shù)器件很少會(huì )出現過(guò)熱，因此對熱管理系統的需求并不復雜。

在開(kāi)發(fā)功能更強大、損耗更小、效率更高的半導體器件方面，氮化鎵技術(shù)絕對是一項前沿技術(shù)。

氮化鎵與碳化硅對比

氮化鎵技術(shù)的應用

氮化鎵技術(shù)進(jìn)展

寬禁帶材料是電力電子技術(shù)的未來(lái)。在各種寬禁帶材料中，氮化鎵具有多方面的優(yōu)勢。業(yè)內正在進(jìn)行前沿研究，了解氮化鎵技術(shù)如何支持進(jìn)一步的技術(shù)進(jìn)步。目前已開(kāi)發(fā)出多種器件，如帶集成驅動(dòng)器的氮化鎵場(chǎng)效應晶體管、氮化鎵快速充電器、氮化鎵發(fā)光二極管和硅基氮化鎵器件。

隨著(zhù)氮化鎵技術(shù)的發(fā)展，高壓系統將變得更加安全可靠。Cadence 通過(guò)納入 AWR 與電磁（EM）分析工具 EMX 獨特的 RF 設計解決方案，不僅與既有產(chǎn)品互補，更使 Cadence 建構了市場(chǎng)上最完善的產(chǎn)品組合，能充分滿(mǎn)足新一代 5G 無(wú)線(xiàn)電、汽車(chē)雷達，以及其他 RF 產(chǎn)品的設計需求。

在 RF 的世界中，實(shí)體設計至關(guān)重要，不僅需掌握RF/微波元件的細節，元件間的互動(dòng)、鄰近區域的走線(xiàn)與導體表面也都需要納入考量。雖然設計RF元件，并達到第一次設計就成功完成，不是件簡(jiǎn)單的事，但憑借著(zhù) Cadence 的完備技術(shù)方案，我們相信，這是可以做到的！