指南 什么是GaN?什么是GaN充电器?GaN充电器有什么优势?

分类:指南
简介:突然之间,你能够买到只有原来一半大小甚至三分之一大小的笔记本充电器了。它们有一个一样的关键词GaN(氮化镓)。这个似乎很新的名词其实很早就有应用了,只不过一直没有在消费领域当主角。
百科:氮化镓(GaN、Gallium nitride)是氮和镓的化合物,是一种III族和V族的直接能隙(direct bandgap)的半导体,自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管,可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光(Diode-pumped solid-state laser)的条件下,产生紫光(405 nm)激光。

如同其他III族元素的氮化物,氮化镓对电离辐射的敏感性较低,这使得它适合用于人造卫星的太阳能电池阵列。军事的和空间的应用也可能受益,因为氮化镓设备在辐射环境中显示出稳定性[4]。相比砷化镓(GaAs)晶体管,氮化镓晶体管可以在高得多的温度和电压工作运行,因此它们是理想的微波频率的功率放大器。
——  来自GaNSystems


GaN是一种比较新型的半导体材料。这种半导体材料拥有宽带隙(WBG),可以实现更快的开关强度,更高的导热和导电效率以及更低的通电电阻。
WBG:wide bandgap,宽带隙。

我们知道,在电气系统里,材料可以分为导体(+超导体),绝缘体以及半导体。

自然状态他们的界限是比较明晰的,但是,只要能量足够,绝缘体也可以变成导体,比如在超高电压之下,空气都有可能变成导体。

带隙,就是通俗意义上的绝缘能力。

带隙越宽,绝缘能力就越好。

导体的带隙是零或者说是无限接近于零,半导体的带隙比如硅是1.12电子伏(eV),绝缘体的带隙就非常大了。

带隙越低的材料,电流击穿通过所需的能量或者电压就越高,我们寻找理想的半导体材料,就是需要在开的时候,电流能最快速通过,关的时候,电流绝对不通过。

硅是目前最适合作为半导体材料的东西,综合电气性能以及加工成本考虑。

但是有些场景使用硅并不是很如意,比如高温环境,比如大电压环境。因为它的带隙小了点,高温或者高电压容易击穿。

如果要避免在高温环境高压环境被击穿,就得增加硅原子轨道的间隙,增加间隙,就增加了面积,增加了总的距离,增加了能耗。

这个时候GaN就出现了,它的带隙是3.4电子伏(eV),它就能比较好的适应高温和高压,可以实现更小的间隙,更小的面积,更小的能耗。也因为宽带隙,GaN材料对电子的约束力就更强,电子顺序通过的速度更快。

或许,将来,大部分硅芯片都将被GaN芯片代替。

目前,被代替的是充电器,也就是高压高温的产品,没错,对于半导体材料,220V是高电压了,你常见的半导体电路板,电压都不会超过12V。

GaN在充电器中的应用,使得充电器的体积缩小了50%以上,充电效率也大幅提升,发热还更低。

现在你可以拥抱GaN了。买一个未来科技产品吧。

下图为100W的GaN充电器。看看这个体积。
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