氮化镓技术的优势及工作原理

什么是氮化镓技术?

氮化镓是一种无机物，化学式GaN，是氮和镓的化合物，是一种直接能隙的半导体。

但对于氮化镓，很多人只是有个模糊的概念，对于它实现小体积大功率背后的原理、以及为何能改变多行业格局其实并不清楚。

氮化镓有何优势?

由于氮化镓具有更小的晶体管、更短的电流路径、超低的电阻和电容等优势，氮化镓充电器的运行速度，比传统硅器件要快100倍。

禁带宽度大(3.4eV)，热导率高(1.3W/cm-K)，则工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强。

氮化镓易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，而且GaN晶格对称性比较低，具有很强的压电性和铁电性。

由于材料上的优势，GaN功率器件可以实现更小的导通电阻和栅极电荷(意味着更优秀的传导和开关性能)。因此GaN功率器件更适合于高频应用场合，对提升变换器的效率和功率密度非常有利。

什么是氮化镓技术原理?

氮化镓器件凭借着独特的器件特性，已经在快充领域发挥着越来越重的作用。但是传统的氮化镓器件的门极电压非常特殊，门极门槛电压极低，1V左右的门极电压就可以部分导通;门极耐压也只有6V左右。

上图为传统氮化镓器件应用电路图，为了配合传统的电源控制器，工程师需要在门极配置复杂的电平转换电路，使用起来非常不方便。

上图为芯导PDG7115氮化镓功率IC的应用电路图，相比传统氮化镓器件，PGD7115直驱型GaN功率IC无需配置复杂的电平转换电路，外围电路更为简洁，有效降低 BOM 成本，加速产品上市周期。

氮化镓以开关速度快，导阻低，低输入输出电荷的优势，应用在快充上逐渐取代了传统的高压硅MOS管。使用氮化镓取代硅MOS管，不仅降低了开关损耗，提高充电器的转换效率，使得充电器无需设计大面积的散热片;而且大幅提升了功率器件开关频率，减小变压器电感量，缩小变压器尺寸，进而减小充电器的体积。

综合整理自百度百科、今日半导体、充电头网