【導讀】氮化镓 (GaN) 和碳化矽 (SiC) 是兩種寬禁帶半導體，徹底改變了傳統電力電子技術。氮化镓技術使移動設備的快速充電成為可能。氮(dan)化(hua)镓(jia)是(shi)一(yi)種(zhong)晶(jing)體(ti)半(ban)導(dao)體(ti)，能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)。通(tong)過(guo)氮(dan)化(hua)镓(jia)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)流(liu)比(bi)通(tong)過(guo)矽(gui)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)流(liu)速(su)度(du)更(geng)快(kuai)，因(yin)此(ci)處(chu)理(li)速(su)度(du)也(ye)更(geng)快(kuai)。本(ben)文(wen)將(jiang)探(tan)討(tao)氮(dan)化(hua)镓(jia)材(cai)料(liao)以(yi)及(ji)氮(dan)化(hua)镓(jia)技(ji)術(shu)如(ru)何(he)顛(dian)覆(fu)整(zheng)個(ge)行(xing)業(ye)。

本文要點

• 氮化镓是一種晶體半導體，能夠承受更高的電壓。
• 氮化镓器件的開關速度更快、熱導率更高、導通電阻更低且擊穿強度更高。
• 氮化镓技術可實現高功率密度和更小的磁性。

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

氮化镓器件經常用於一些轉換器和驅動器應用

氮(dan)化(hua)镓(jia)是(shi)一(yi)種(zhong)晶(jing)體(ti)半(ban)導(dao)體(ti)，能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)。通(tong)過(guo)氮(dan)化(hua)镓(jia)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)流(liu)比(bi)通(tong)過(guo)矽(gui)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)流(liu)速(su)度(du)更(geng)快(kuai)
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氮化镓的關鍵特性

一些寬禁帶高效功率晶體管和集成電路是利用氮化镓材料製造而成。在這些器件中，由於氮化镓晶體和氮化鋁镓 (AlGaN) 界麵上的應變，產生了二維電子氣 (2DEG)。當器件受到電場作用時
，二維電子氣體有助於建立高電子遷移率。

在未受應變的氮化镓中
，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。正是氮化镓材料中的高遷移率為氮化镓器件提供了更快的開關速度、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
• 開關速度快
• 更高的熱導率
• 導通電阻低
• 高效節能

氮化镓技術

氮化镓的應用領域包括消費電子、數據中心
、工業
、汽車和可再生能源係統。與矽和鍺半導體相比，氮化镓半導體器件的電能轉換效率更高。氮化镓器件體積小、便於攜帶，因此在半導體領域備受青睞。

氮化镓技術可用於生產半導體功率器件、RF 元件和發光二極管 (LED) 等。氮化镓技術器件很少會出現過熱
，因此對熱管理係統的需求並不複雜。

在開發功能更強大
、損耗更小
、效率更高的半導體器件方麵，氮化镓技術絕對是一項前沿技術。

氮化镓與碳化矽對比

氮化镓技術的應用

氮化镓技術進展

寬(kuan)禁(jin)帶(dai)材(cai)料(liao)是(shi)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)未(wei)來(lai)。在(zai)各(ge)種(zhong)寬(kuan)禁(jin)帶(dai)材(cai)料(liao)中(zhong)，氮(dan)化(hua)镓(jia)具(ju)有(you)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)優(you)勢(shi)。業(ye)內(nei)正(zheng)在(zai)進(jin)行(xing)前(qian)沿(yan)研(yan)究(jiu)，了(le)解(jie)氮(dan)化(hua)镓(jia)技(ji)術(shu)如(ru)何(he)支(zhi)持(chi)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)。目(mu)前(qian)已(yi)開(kai)發(fa)出(chu)多(duo)種(zhong)器(qi)件(jian)
，如(ru)帶(dai)集(ji)成(cheng)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)氮(dan)化(hua)镓(jia)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan)、氮化镓快速充電器、氮化镓發光二極管和矽基氮化镓器件。

隨著氮化镓技術的發展，高壓係統將變得更加安全可靠。Cadence 通過納入 AWR 與電磁（EM）分析工具 EMX 獨特的 RF 設計解決方案

，不僅與既有產品互補，更使 Cadence 建構了市場上最完善的產品組合
，能充分滿足新一代 5G 無線電
、汽車雷達，以及其他 RF 產品的設計需求。

在 RF 的世界中，實體設計至關重要，不僅需掌握RF/微波元件的細節
，元件間的互動、鄰近區域的走線與導體表麵也都需要納入考量。雖然設計RF元件

，並達到第一次設計就成功完成，不是件簡單的事，但憑借著 Cadence 的完備技術方案，我們相信，這是可以做到的！

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