这些氮化镓 (GaN) 技术干货你看过吗？
这些 GaN 技术干货你看过吗？
6.9 最新文章 - 用GaN重新考虑功率密度
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- 氮化镓 (GaN) 解决方案综合介绍 www.ti.com.cn/gan
- 说不完道不尽的氮化镓
- 氮化镓已为数字电源控制做好准备
- 技术前沿：德州仪器加快氮化镓技术的推广应用
- 智能电源为所有智能产品提供便利
- 释放高压创新的力量
- GaN 相关白皮书 - 通过高压创新重新定义电源管理
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GaN确实是现代电子工艺的创新所在，GaN的使用已经逐步深入市场，在放大器的市场也是非常火爆，用到开关电源，还很少见到，开眼界了
GaN最早的工业应用就是BUCK。后来；才进入D类放大器市场。
GaN 作为宽禁带半导体的代表，适用于1000V以下的开关功率器件中，开关频率可以到达上MHz频率，必将取代硅器件，促进产业产品的结构升级！
GaN 在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。TI推出了LMG5200，使客户能够将GaN轻松融入到电源解决方案中，并充分利用GaN所具有的优势。在未来的几年里，GaN在提供更大输出功率的同时减小适配器尺寸。随之而来的将是便于携带，同时也支持更高容量电池的插墙式适配器，这些大容量电池可支持更长的运行时间，以及为更大/效果更佳的显示器供电。未来GAN不止用在电源上 也可以集成在芯片内部。用于驱动大功率mos管。在电力电子技术上有广阔前景 无人机 新能源上应用广泛。
GaN，即氮化镓，属其结构为六角纤锌矿结构。氮化镓作为一种具有较大禁带宽度的半导体，属于宽禁带半导体之列。氮化镓由于自身的优良特性，是制作微波功率晶体管的优良材料，也是蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体。 GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个元胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。
GaN材料由于具有低的热产生率和高的击穿电场，常常作为研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。目前，随着 MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。
GaN同样是一种理想的短波长发光器件材料，GaN及其合金的带隙覆盖了从红色到紫外的光谱范围。自从1991年日本研制出同质结GaN蓝色 LED之后，InGaN/AlGaN双异质结超亮度蓝色LED、InGaN单量子阱GaNLED相继问世。蓝色发光器件在高密度光盘的信息存取、全光显示、激光打印机等领域有着巨大的应用市场。随着对Ⅲ族氮化物材料和器件研究与开发工作的不断深入，GaInN超高度蓝光、绿光LED技术已经实现商品化，现在世界各大公司和研究机构都纷纷投入巨资加入到开发蓝光LED的竞争行列。
总结起来，氮化镓具有以下优点：
（1）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；
（2）导带底在Γ点，而且与导带的其他能谷之间能量差大，则不易产生谷间散射，从而能得到很高的强场漂移速度（电子漂移速度不易饱和）；
(3)GaN易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，已经得到了低温下迁移率达到105cm2/Vs的2-DEG（因为2-DEG面密度较高，有效地屏蔽了光学声子散射、电离杂质散射和压电散射等因素）；
(4）晶格对称性比较低（为六方纤锌矿结构或四方亚稳的闪锌矿结构），具有很强的压电性（非中心对称所致）和铁电性（沿六方c轴自发极化）：在异质结界面附近产生很强的压电极化（极化电场达2MV/cm）和自发极化（极化电场达3MV/cm），感生出极高密度的界面电荷，强烈调制了异质结的能带结构，加强了对2-DEG的二维空间限制，从而提高了2-DEG的面密度（在AlGaN/GaN异质结中可达到1013/cm2，这比AlGaAs/GaAs异质结中的高一个数量级），这对器件工作很有意义。
总之，从整体来看，GaN的优点弥补了其缺点，特别是通过异质结的作用，其有效输运性能并不亚于GaAs，而制作微波功率器件的效果（微波输出功率密度上）还往往要远优于现有的一切半导体材料。
同时也存在一些不足之处：;因为GaN是宽禁带半导体，极性太大，则较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，这是GaN器件制造中的一个难题，故GaN器件性能的好坏往往与欧姆接触的制作结果有关。现在比较好的一种解决办法就是采用异质结，首先让禁带宽度逐渐过渡到较小一些，然后再采用高掺杂来实现欧姆接触，但这种工艺较复杂。总之，欧姆接触是GaN器件制造中需要很好解决的一个主要问题。
在读研的时候，就对GaN应用十分感兴趣，GaN材料由于具有低的热产生率和高的击穿电场，常常作为研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。
现在工作了，去年给西门子炊具事业部开发了一款24G微波雷达探测控制板，选用德国INNOSENT公司的24G雷达传感器。现在微波乃至毫米波传感器的方案大多应用在汽车，飞机等工业领域，与摄像头、红外、激光等光学传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，抗干扰能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。这种方案成本也相应的提高，应用在家电领域很小，西门子这款产品算是业内首创的，极大提高了产品的整体性能，也增加了产品的附加值。也极大拓展微波乃至毫米波传感器的应用范围，白电市场量庞大，产品的数量级都是上千K的年产量，也会降低微波乃至毫米波传感器此类传感器的价格。
一般毫米波传感器都采用平面微带技术，具有体积小，集成化程度高，感应灵敏的特点。可以探测动态目标的速度，静态目标的距离，动态目标的距离和速度，目标的方位（角度测量）以及辨别运动的方向。这些特点都增大了传感器的使用范围。
雷达传感器的基本工作方式类似，由振荡器振荡发出一个频率为 ƒtra 的发射信号，其中一路经发射天线发射出去，一路又分流成两路分别进入 I、 Q 所在的通道的混频器中，其中 Q 通道的信号在混频之前还需先经90°的移相；接收天线接收到的回波信号，先经低噪声放大处理后，再分别经混频器与实时分流的两路信号进行混频；混频后得到的信号再经中频滤波放大处理，最终得到 I、 Q 两路中频信号。我这款产品开发过程中就越到信号不能有效放大，MCU识别不了输入信号。需要调整运放的相关参数，MCU还要经过算法处理，能准确识别信号。
GaN具有宽的直接带隙，强的原子键，高的热导率等性质和强的抗辐照能力，不仅是短波长光电子材料，也是高温半导体器件的换代材料，GaN体系可以用来制备蓝、绿光LED，蓝紫、紫外光LD、紫外探测器以及高频大功率电子器件.
功率器件这些年都是在做优化，不同的沟槽设计，封装改进，和生长工艺改良等，直到GaN和SiC到来，GaN的应用目前好像还是偏向中小功率，其优越的性能，不仅减少了自身的损耗，更重要的是可以使设计方案中的磁感类元件的尺寸大大缩小。这也正迎合了现在小体积，低功耗，高能量密度，绿色的潮流。对于现在移动化，穿戴化，物联化，无线应用的功率器件设计方案来说，必将带来一次大'清洗'。
GaAs产品成熟，可靠性好，同时由于载流子电子迁移率高，用于超高速电子器件中。GaN击穿电压高，用于微波功率器件其功率密度可达GaAs的5-10，但是可靠性差，成本高。GaN确实是数字电源的进步。
“目前,研究高压、高温、高频和大功率GaN 功率器件是国际半导体的一个热点，也是当今微电子领域的战略制高点之一。”这句从学术论文里摘出来话虽然站的角度比较大，但细看了楼主的几篇帖子，才发现氮化镓确实有很多有优势的地方，给我印象最深的就是器件的开关速率大大提高，热损耗能降低不少。做汽车电机驱动的都知道，散热是提高驱动器输出功率性能主要因素没有之一，如何做好散热很关键，看来氮化镓的材料能很好的解决很多问题。
之前参加了一场国外的学术会议，会议上也有人提出新型半导体其中就包括SiC和GaN的性能特性以及在电力电子上的应用方向，我还记得日本松下研发的GaN材料的耐击穿电压都达到了9300V以上。
相信在不久的将来GaN 功率器件会大量应用于军事和民用的各个领域，使其成为高性能低成本功率管理系统解决方案。
多年以来，硅材料一直是支撑电子元器件底部的基础构造块。而GaN是将镓元素和氮元素这两个元素组合在一起而创造出来的一款超快速的半导体材料。相对于硅材料，这个组合使得电子元件能够更加自由地运动。
各种电子系统中电路的工作方式都是不断接通和断开数百万个微型开关。开关每移动一次都会产生热量，便限制了系统的性能。流经电器中电路开关内的电子产生了热量，并且降低了电源的工作效率。
由于技术的发展，如我们日常用到的充电器不仅尺寸在不断变小，而且运行起来也更加智能。充电速度更快，更加高效，而且不会缩短电池寿命，能提供满足系统要求的最佳功率，而且在不充电时，其会自行关闭。
许多关键的集成电路和架构创新促进了智能电源管理的发展，与此同时，半导体工艺技术为我们提供了先进的双极CMOS DMOS (BCD)过程，以将模拟、数字和电源设备整合到一个芯片上。更不必说氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）技术的发展也在改进功率晶体管的品质因数。
由于氮化镓是一款更好、效率更高的半导体材料，它的发热量更低，所以设计人员能够在更小的空间内配置更多的开关。TI电源管理产品组合包括一系列针对各个细分市场的智能电源解决方案，包括控制器、驱动器和电源设备。
在音频应用中，性能会被无意中传入音频信号的电噪声所影响；在数据中心和服务器中，GaN减少了为云端供电的电源损耗；对于那些专注于网络交换设备电信电源的客户而言，研发全新的更高电压架构以降低配电损耗并充分利用GaN实现更低电压的一步转换是目前行业发展的趋势，而之前在相似的硅材料解决方案中，这种转换的效率并不高。
在未来的几年里，GaN在提供更大输出功率的同时减小适配器尺寸。随之而来的将是便于携带，同时也支持更高容量电池的插墙式适配器，这些大容量电池可支持更长的运行时间，以及为更大/效果更佳的显示器供电。
与现有技术相比，氮化镓(GaN)的优势在于更高的漏极效率、更大的带宽、更高的击穿电压和更高的结温操作更高的工作温度、更高的击穿电压、更强的抗辐射能力、更高的电子漂移饱和速度和更强的压电性与铁电性，并能实现更好的异质结构，这些特点经常作为推动其批量生产的重要因素。
GaN技术改变太空
在恶劣的环境下使用的电源转换器，例如太空中，必须要有能耐承受辐射所造成的损害。在电气性能方面，氮化镓场效应晶体管好40倍，本身能够承受老化的辐射耐受功率MOSFET（radiation tolerant power MOSFET）的10倍的辐射（与其商业上的对手相比，辐射耐受MOSFET的性能明显差很多）。
SpaceX公司的CEO Elon Musk就将其使命设定为把物体放到太空中的成本以数十倍计的减少幅度降低。随着GaN技术被应用到卫星，我们可以缩小电子设备的体积尺寸，省去对屏蔽（shielding）的需求，大幅改善板上酬载（on-board payload）的性能。GaN技术的出现，再加上SpaceX公司的创新，将改变我们利用空间的方式，加快探索的脚步... 搭起太空移民的舞台！
GaN技术改变电力的使用
今天，我们用电线为愈来愈多需要电力供电的小工具提供电源。我们经常随时、随身携带这些产品，但正如我们所知道的，它们的电池必须要经常频繁地充电。在2015年，采用GaN技术的无线充电系统将可以无线的方式来提供能量，为手机和平板计算机充电。在未来5年到10年，因可将薄薄的传输线圈整合进建筑物的地砖和墙壁中，所以也可一并省去对墙壁电插座的需求！
当一台电动汽车停在一个嵌有发射线圈的楼层时，就是利用这种相同的技术来充电，而它们早已引进使用。目前有一个正在进行中的计划，它将把无线充电器嵌进到公车站中，在公交车在公车站停留的一分钟中，便可充足再开一英里的电，而开往下一站。
GaN技术可以在安全的频率上实现高效的电力传输，这对硅晶体管而言，是一件艰难的工作。将GaN技术带到更高的电压和更高的频率，可以扩展无线电力传输的距离。
GaN技术改变医疗
技术的进展也带来了医疗上长足的进步。在一些领域，像是植入系统、成像、和人造器官等，在技术上都有重大的发展，这些都是因为GaN技术的出现而实现的。
无线充电早已经对植入系统（如心脏泵）的发展产生重大影响。成像技术也以极快的速度在改善！由于采用氮化镓场效应晶体管和集成电路的更小和更有效之检测线圈的发展，而让MRI机器的分辨率可以大幅改善。也由于今天的氮化镓场效应晶体管的体积已小到足以放进内部有微缩成像系统的食用药锭中，而让结肠镜检查诊断成为过去式。藉由早期预警和非侵入性的诊断，这一类的非侵入性的突破可大幅地降低医疗成本。由于我们把整个系统整合在一氮化镓芯片，小型化和影像分辨率进一步改善了医疗照护的标准，同时，也把医疗费用降下来了。
我本人是做医疗电子行业的，对于GaN 在植入系统、成像、和人造器官方面十分看好。体积小，对于氮化镓场效应晶体管和集成电路这绝对是个大的优势。
氮化镓在开关管的瞬变响应方面比较快，这样可以提高开关频率，减小磁元件体积。还是蛮期待的！
如果用ＧａＮ可以减少ＰＣＢ板的尺寸，尤其是用到ＭＯＳ比较多的时候，还可以减少散热并有较低的栅极和输出电荷。选用ＧａＮ的电源可以降低开关损耗，具有接近零的反向恢复电荷损耗，缩短过渡期，并带来更快的开关速度，同时减少或取消散热器。
GaN的MOSFET面积为RDS（on）的一半。这直接使电路中传导损耗降低了50％。因此，您可以在设计中使用较小的散热器和更简单的热管理。
GaN提供较低的栅极电荷。与MOSFET的4nC相比，典型的中压器件具有大约1nC的栅极电荷。较低的栅极电荷使设计具有更快的导通时间和转换速率，同时减少损耗，GaN具有显著较低的输出电荷，这为每个设计带来双重优势。首先，开关损耗下降多达80％，结合较低的传导损耗，对功率密度有重大和积极的影响。第二，根据拓扑和应用，设计可在更高的开关频率运行高达10倍。这大大减少了磁性材料的尺寸以及设计的尺寸和占用空间，同时将整体效率提高了15%。
硅MOSFET在50至60 nC范围内具有典型的反向恢复电荷，具体取决于其尺寸和特性。当MOSFET关断时，体二极管中的反向恢复电荷（Qrr）产生损失，从而增加了总的系统开关损耗。这些损耗与开关频率成正比。较高频率下的Qrr损耗使得MOSFET在许多应用中变得不切实际。相比之下，GaN具有零反向恢复和零Qrr损耗，使GaN FET成为硬切换应用的理想选择。
在设计栅级驱动器时，请注意以下几个关键参数：
偏置电压：重要的是将栅极偏置为最佳电压以获得最佳的开关性能，同时保护栅极免受潜在的过压状况。偏置电平随类型和GaN制造工艺而异，需要相应设置。具有钳位或过压保护电路也极其关键。
环路电感：由于GaN的高压摆率和开关频率，设计中的任何寄生电感都会在系统中引入损耗和振铃。许多电感源存在于GaN FET和驱动器封装中的引线和内部接合线以及印刷电路板（PCB）迹线的设计中。虽然可将其减少，但很难消除它们。
传播延迟：短传播延迟和良好匹配（针对半桥拓扑）对于高频操作非常重要。 25 ns的传播延迟和1到2 ns的匹配是高频（1 MHz或更高）设计的一个很好的起点。
GaN不仅提高了效率，而且将电源的尺寸大大降低了30%至50%。您可以在隔离或非隔离的dc-dc转换器、逆变器和其它电源转换子系统中使用GaN，以显著降低功耗、部件数量、重量和尺寸。
最后，希望成本越来越低。
性能、可靠、成本是决定市场的三大要素。GaN性能上表现优异是无疑的事实，随着技术的日益更新，成本下降是大势所趋，因此当可靠性经过市场验证后，GaN将带来电源乃至控制界的革新。
较低的RDS（on）：GaN的MOSFET面积为RDS（on）的一半。这直接使电路中传导损耗降低了50％。因此，您可以在设计中使用较小的散热器和更简单的热管理。
较低的栅极和输出电荷：GaN提供较低的栅极电荷。与MOSFET的4nC相比，典型的中压器件具有大约1nC的栅极电荷。较低的栅极电荷使设计具有更快的导通时间和转换速率，同时减少损耗。
类似地，GaN具有显著较低的输出电荷，这为每个设计带来双重优势。首先，开关损耗下降多达80％，结合较低的传导损耗，对功率密度有重大 和积极的影响。第二，根据拓扑和应用，设计可在更高的开关频率运行高达10倍。这大大减少了磁性材料的尺寸以及设计的尺寸和占用空间，同时将整体效率提高 了15%。
零反向恢复：硅MOSFET在50至60 nC范围内具有典型的反向恢复电荷，具体取决于其尺寸和特性。当MOSFET关断时，体二极管中的反向恢复电荷（Qrr）产生损失，从而增加了总的系统开 关损耗。这些损耗与开关频率成正比。较高频率下的Qrr损耗使得MOSFET在许多应用中变得不切实际。
相比之下，GaN具有零反向恢复和零Qrr损耗，使GaN FET成为硬切换应用的理想选择。
射频氮化镓技术是5G的绝配
虽然氮化镓用到手机上还不现实，但业界还是要关 注射频氮化镓技术的发展。“与砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS和碳化硅（SiC）等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。”
“氮化镓器件的瞬时带宽更高，这一点很重要，载波聚合技术的使用以及准备使用更高频率的载波都是为了得到更大的带宽，这意味着覆盖系统的全部波段和频道只需要更少的放大器。
氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）是射频应用中常用的三五价半导体材料，LDMOS（横向扩散MOS技术）是基于硅的射频技术，碳化硅（SiC）可用于功率或射频领域。
可以肯定的是，氮化镓不会统治整个射频应用，设备厂商会像以前一样，根据应用选择不同的器件和工艺制程技术，包括三五价化合物与硅材料。“（射频领域）还是有砷化镓与硅器件的市场空间。”
氮化镓是一种人造材料，自然形成氮化镓的条件极为苛刻，需要2,000多度的高温和近万个大气压的条件才能用金属镓和氮气合成为氮化镓，所以在自然界几乎不可能实现。然而，氮化镓禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越性质，使得它成为迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系，并可以成为制备宽波谱、高功率、高效率的微电子、电力电子、光电子等器件的关键基础材料。现在LED盛行的风潮下，氮化镓作为半导体发光二极管应用于LED照明也已经在中国发展得风起云涌。然而，目前市场上大规模应用于LED照明的氮化镓芯片距离氮化镓真正的“神奇能量”还相距甚远。这主要是由于目前市场上广泛使用的LED氮化镓芯片通常是基于蓝宝石或碳化硅衬底晶片制备而成，这种衬底决定了每平方厘米LED芯片的缺陷密度达到上亿个；但如果能将LED芯片的衬底晶片变为氮化镓本身，那么LED芯片的缺陷密度将降低为现在的百分之一甚至千分之一。那时再应用于LED产品时，不但有效解决了发光时的散热问题，还能使单位面积亮度提升10倍。
“目前,研究高压、高温、高频和大功率GaN 功率器件是国际半导体的一个热点，也是当今微电子领域的战略制高点之一。”这句从学术论文里摘出来话虽然站的角度比较大，但细看了楼主的几篇帖子，才发现氮化镓确实有很多有优势的地方，给我印象最深的就是器件的开关速率大大提高，热损耗能降低不少。做汽车电机驱动的都知道，散热是提高驱动器输出功率性能主要因素没有之一，如何做好散热很关键，看来氮化镓的材料能很好的解决很多问题。
GaN具有宽的直接带隙，强的原子键，高的热导率等性质和强的抗辐照能力，不仅是短波长光电子材料，也是高温半导体器件的换代材料，GaN体系可以用来制备蓝、绿光LED，蓝紫、紫外光LD、紫外探测器以及高频大功率电子器件多年以来，硅材料一直是支撑电子元器件底部的基础构造块。开关每移动一次都会产生热量，便限制了系统的性能。流经电器中电路开关内的电子产生了热量，并且降低了电源的工作效率。
由于技术的发展，如我们日常用到的充电器不仅尺寸在不断变小，而且运行起来也更加智能。充电速度更快，更加高效，而且不会缩短电池寿命，能提供满足系统要求的最佳功率，而且在不充电时，其会自行关闭。
许多关键的集成电路和架构创新促进了智能电源管理的发展，与此同时，半导体工艺技术为我们提供了先进的双极CMOS DMOS (BCD)过程，以将模拟、数字和电源设备整合到一个芯片上。更不必说氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）技术的发展也在改进功率晶体管的品质因数。
由于氮化镓是一款更好、效率更高的半导体材料，它的发热量更低，所以设计人员能够在更小的空间内配置更多的开关。TI电源管理产品组合包括一系列针对各个细分市场的智能电源解决方案，包括控制器、驱动器和电源设备。
在音频应用中，性能会被无意中传入音频信号的电噪声所影响；在数据中心和服务器中，GaN减少了为云端供电的电源损耗；对于那些专注于网络交换设备电信电源的客户而言，研发全新的更高电压架构以降低配电损耗并充分利用GaN实现更低电压的一步转换是目前行业发展的趋势，而之前在相似的硅材料解决方案中，这种转换的效率并不高。
在未来的几年里，GaN在提供更大输出功率的同时减小适配器尺寸。随之而来的将是便于携带，同时也支持更高容量电池的插墙式适配器，这些大容量电池可支持更长的运行时间，以及为更大/效果更佳的显示器供电。
相信在不久的将来GaN 功率器件会大量应用于军事和民用的各个领域，使其成为高性能低成本功率管理系统解决方案。
在电源方面氮化镓（GaN）相较于先前的硅晶体管，可以同等电压条件下以更高的开关频率运行。这就意味着可以使电源更加小巧。例如个人电脑适配器、音频/视频接收器和数字电视，插墙式适配器占用了很多空间且不太美观，而它们因发热所浪费的电量也不可小视。GaN可以在很大程度上缓解这些问题，并节省电费。
在音频应用中，GaN的较低电容可通过最大程度地减小寄生振铃并优化转换次数来将失真降到最低，从而有助于尽可能地减少噪音。
目前TI推出了LMG5200，就是GaN轻松融入到电源解决方案中，并充分利用GaN所具有的优势。
说实话，之前对GaN不是特别了解，但是看了ti的介绍后，觉得这种新的技术前景很广，但是现在会不会因为成本原因造成推广比较缓慢，虽然各个性能方面较以往的产品都有很大的提示，现在就等着ti加快研究了，坐等电源设计福利的到来
虽然没实时看到会议，但是通过ti的文档介绍，也对GaN有了大概的理解，这种化合物作为半导体，对电源设计的影响和突破是很大的，而智能电源对智能产品所提供的能量，能让后续的智能产品开发有很大的便利之处，想想，还有些小激动呢。
GaN，即氮化镓，属其结构为六角纤锌矿结构。氮化镓作为一种具有较大禁带宽度的半导体，属于宽禁带半导体之列。氮化镓由于自身的优良特性，是制作微波功率晶体管的优良材料，也是蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体。 GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个元胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。
总结一下，相较于硅晶体管，氮化镓（GaN）有下列优势：
氮化镓（GaN）可以让电源应用以更高的开关频率运行。
GaN可实现比基于硅材料的解决方案具有更高的效率。
在数据中心和服务器中，GaN减少了为云端供电的电源损耗。
GaN缩小电源解决方案尺寸。
GaN在提供更大输出功率的同时减小适配器尺寸。
氮化镓(GaN) 虽然有种种性能上的优势，但成本还是相对硅基半导体来说有些高了，影响到氮化镓(GaN)器件应用普及。
目前氮化镓(GaN)器件应该着重应用到一些高附加值的产品上，完成传统功率器件实现不了或实现性能不好的产品上，如无线供电就是很好的应用方向，目前现有的无线供电产品功率密小、距离近、效率低，采用氮化镓(GaN)器件就能够较好克服上述问题，因为它能够在保持或提升效率的同时，使无线供电产品功率更高、距离更远。在氮化镓(GaN)器件的帮助下我们在不再需要使用电源线，将可以在家居安装多个无线供电发射器和中继器，从而对照明、电视及其它家居电器进行无线供电，极大提高人们生活的便利性。
医疗方面的无线供电技术也是一个很好的应用方向，对某些医疗器材来说要求非常小的产品尺寸，GaN将在这些功率密集的地方找到用武之地，例如无线胃镜药丸，在很小的体积内嵌入微型高清摄像头和无线供电器件，当吞咽这个药丸后，采用GaN的无线供电应用可以对摄像头持续供电，从而实现更清晰和更长久细致的检查。
GaN结构为六角纤锌矿结构。氮化镓作为一种具有较大禁带宽度的半导体，属于宽禁带半导体之列。 GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个元胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。目前，随着 MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。
当涉及功率密度时，GaN为硅MOSFET提供了几个主要优点和优势，包括：
1）较低的RDS（on）
2）较低的栅极和输出电荷：GaN提供较低的栅极电荷
3）零反向恢复
作为一种宽带隙晶体管技术，GaN的固有优势为工程师开启了重新考虑功率密度的方法，这些方法在以前并不可能实现，如今能满足世界日益增长的电力需求。
通过学习可以了解到GaN基材料在人们生产生活中的应用领域，包括发展较早的LED照明领域，微波领域（5G时代来临），电力电子器件领域，宽禁带半导体材料具有的功率大、频率高等优势使得其在未来应用中必将得到大范围推广。Ⅲ族氮化物具有丰富的带隙和极化设计空间，可以形成具有更高功率密度、更高频率、更高结温耐受性能力，因此异质结构的改进将是未来GaN电子器件更新换代的主要技术途径。
随着技术发展，电力转换在慢慢的向高压靠近，因为高压使得电能的传输和转换变得更为高效，这样就可以节省更多的能源，这不仅仅是经济效益的需求也是自然环境保护的需求，GaN和SiC基材料具有更高功率密度、更高频率、更高结温耐受力，这也将是未来电力转换的焦点。
GaN具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件 和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。 GaN能提供高电子迁移率，其开关过程的反向恢复时间极短（可忽略不计），表现出了低损耗并高开关频率，低损耗可降低散热量，高开关频率可 减少滤波器和无源器件如变压器、电容、电感等的使用，从而减小系统尺寸和重量，提升功率密度；GaN可实现更快速开关、更紧凑的尺寸、更高 功率密度及更高的电源转换能效，适用于开关电源和其它在能效及功率密度至关重要的应用。 相信随着GaN技术的不断进步，其应用将越来越广，将为人类的生产生活带来巨大的影响。
基于GaN固有的材料特性，已经在电源设计方面取得成功的应用，比如智能电源管理，高压驱动器等。
在其它方面也有不错的应用。例如：由于GaN器件支持非常高的工作电压且栅极宽度容许电流大，可应用于高功率放大器，特别是不同频段的高功率连续波和脉冲放大器，可解决宽瞬时带宽、高输出功率的问题，提高线性度和效率。基于GaN技术开发的功率放大器因其更高的工作结温，长寿命，高可靠性，可应用于气象卫星，目标捕获识别雷达系统，汽车等。
目前来看，GaN还不能取代Si等半导体材料，因其特有的特性，在特定的领域有广阔的应用前景。
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氮化镓的优点：
1， GaN的MOSFET面积为RDS（on）的一半，直接使电路中传导损耗降低了50％
2， 较低的栅极和输出电荷
3， GaN具有零反向恢复和零Qrr损耗
在当今的新材料市场上，新材料公司是非常吃香的，那些涉及到的上市公司 更是因为新材料而前途无比亮眼。如果可以做到更高性能的控制器，那么产生的积
极性是非常大的，市场竞争力也得到无比的加强。
从特性上说，这些年里GaN被运用的比较多，优势很多，性能高，速度快，功耗损耗 ，体积小等方面都有着很高的市场扩展性，热导率高。效率高的优势，在电学，光学，材料生长，材料应用都有所发展，当然也无法避免有效质量较大，输运性质较差，则低电场迁移率低，高频性能差等缺陷，但是总体说，GaN工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强，不易产生谷间散射，很高的强场漂移速度，晶格对称性比较低，有很强的压电性，铁电性等长处还是不错的。
从行业产业上说，在数字电源控制，新型电子器件，各驱动器件，各控制器件，智 能电源，数字电源，光电器件等方面会更有空间发展，在价格上的优势导致了市场 间和自身盈利能力机会的增强，未来会有更多资金投入到GaN各个产业链里。比如一些基础的开关模式电源，新材料的流行也导致了电源简单化，成本降低，屏蔽干 扰更好，从而研究出更好的电源开关，还有科技产品比如蓝光碟片播放器里，氮化镓也有应用。因为它的耐热和耐辐射，使得在军事和太空领域也有广泛涉足，比如导弹道导弹雷达和雷达系统等。
通过近一段时间对氮化镓（GaN）了解学习对TI的这一新型产品有了更多的认识。氮化镓（GaN）产品相对于已运用多年的MOSFET相比有着更加优秀的性能，比如：
1、氮化镓GaN的MOSFET面积为RDS（on）的一半，这使得其在电路中传导损耗降低了50％；
2、与MOSFET的4nC栅极电荷相比，氮化镓GaN具有大约1nC的栅极电荷。同时，相对于MOSFET的25nC输出电荷相比氮化镓GaN具有大约只有5nC的输出电荷。这些指标意味着氮化镓GaN开关损耗下降多达80%，使得氮化镓GaN可在更高的开关频率下运行，这将减少磁性材料的尺寸，为设计营造更大的空间；
3、氮化镓GaN具有零反向恢复和零Qrr损耗；
由此可以看出氮化镓GaN是一款具有高功率密度、低功耗、高速度、高工作频率的明星产品，他所具备的这些优秀性能将会使他在智能数字电源、大功率电机驱动、音频设备等多种汽车、工业产品中大显身手，并且具备广阔的发展空间。
GaN 作为宽禁带半导体的代表，开关频率可以达到MHz，以前都没做过这么高的开关频率，值得一试！