氮化鎵（GaN）的最新技術(shù)進(jìn)展

本文要點

? 氮化鎵是一種晶體半導(dǎo)體，能夠承受更高的電壓。
? 氮化鎵器件的開關(guān)速度更快、熱導(dǎo)率更高、導(dǎo)通電阻更低且擊穿強(qiáng)度更高。
? 氮化鎵技術(shù)可實現(xiàn)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(dǎo)體，徹底改變了傳統(tǒng)電力電子技術(shù)。氮化鎵技術(shù)使移動設(shè)備的快速充電成為可能。

氮化鎵器件經(jīng)常用于一些轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動器應(yīng)用

氮化鎵是一種晶體半導(dǎo)體，能夠承受更高的電壓。通過氮化鎵材料的電流比通過硅半導(dǎo)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(yīng)變，產(chǎn)生了二維電子氣 (2DEG)。當(dāng)器件受到電場作用時，二維電子氣體有助于建立高電子遷移率。

在未受應(yīng)變的氮化鎵中，電子遷移率約為 1000 cm2/Vs，而在 2DEG 區(qū)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關(guān)速度、更高的熱導(dǎo)率、更低的導(dǎo)通電阻和更高的擊穿強(qiáng)度。

? 機(jī)械穩(wěn)定性
? 更高的擊穿強(qiáng)度
? 更高的功率處理能力
? 開關(guān)速度快
? 更高的熱導(dǎo)率
? 導(dǎo)通電阻低
? 高效節(jié)能

氮化鎵技術(shù)

氮化鎵的應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、汽車和可再生能源系統(tǒng)。與硅和鍺半導(dǎo)體相比，氮化鎵半導(dǎo)體器件的電能轉(zhuǎn)換效率更高。氮化鎵器件體積小、便于攜帶，因此在半導(dǎo)體領(lǐng)域備受青睞。

氮化鎵技術(shù)可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體功率器件、RF 元件和發(fā)光二極管 (LED) 等。氮化鎵技術(shù)器件很少會出現(xiàn)過熱，因此對熱管理系統(tǒng)的需求并不復(fù)雜。

在開發(fā)功能更強(qiáng)大、損耗更小、效率更高的半導(dǎo)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(yīng)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。在各種寬禁帶材料中，氮化鎵具有多方面的優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)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。目前已開發(fā)出多種器件，如帶集成驅(qū)動器的氮化鎵場效應(yīng)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。

隨著氮化鎵技術(shù)的發(fā)展，高壓系統(tǒng)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(dú)特的 RF 設(shè)計解決方案，不僅與既有產(chǎn)品互補(bǔ)，更使 Cadence 建構(gòu)了市場上最完善的產(chǎn)品組合，能充分滿足新一代 5G 無線電、汽車?yán)走_(dá)，以及其他 RF 產(chǎn)品的設(shè)計需求。

在 RF 的世界中，實體設(shè)計至關(guān)重要，不僅需掌握RF/微波元件的細(xì)節(jié)，元件間的互動、鄰近區(qū)域的走線與導(dǎo)體表面也都需要納入考量。雖然設(shè)計RF元件，并達(dá)到第一次設(shè)計就成功完成，不是件簡單的事，但憑借著 Cadence 的完備技術(shù)方案，我們相信，這是可以做到的！