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(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器(Diode-pumped solid-state laser)的条件下,产生紫光(405nm)激光。
“GaN”中文名“氮化镓”,是一种新型半导体材料,它具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,在早期广泛运用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、半导体照明、新一代移动通信等。
相对于第一代(硅基)半导体,第三代半导体禁带宽度大,电导率高、热导率高,其具有临界击穿电场高、电子迁移率高、频率特性好等特点。
氮化镓(GaN)是最具代表性的第三代半导体材料,成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一,是迄今为止理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。
氮化镓器件主要包括射频器件和电力电子器件,射频器件产品包括功率放大器和开关器等,主要面向基站卫星、军用雷达等市场;电力电子器件产品包括场效应晶体管等产品,主要应用于无线充电、电源开关和逆变器等市场。
GaN功率器件包括SBD、常关型FET、级联FET等产品,主要应用于无线充电件、电源开关、逆变器、交流器等领域。随着技术水平的进步与成本控制,GaN材料将在中低功率取代硅基功率器件,在300V~600V电压间发挥优势作用。GaN器件的体积将显著降低:由于导通电阻小、可在高温环境下共奏以及效应速度快,器件体积将显著降低。
得益于氮化镓材料本身优异的性能,使得做出来的氮化镓比传统硅基IGBT/MOSFET 等芯片面积更小,同时由于更耐高压,大电流,氮化镓芯片功率密度更大,因此功率密度/面积远超硅基,此外由于使用氮化镓芯片后还减少了周边的其他元件的使用,电容,电感,线圈等被动件比硅基方案少的多,进一步缩小的体积。
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