隨著半導(dǎo)體化合物持續(xù)發(fā)展，相較第一代硅基半導(dǎo)體和第二代砷化鎵等半導(dǎo)體，第三代半導(dǎo)體具有高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子遷移率、高工作溫度等優(yōu)點(diǎn)。以SiC和GaN為代表物質(zhì)制作的器件具有更大的輸出功率和更好的頻率特性。

氮化鎵的能隙很寬，為3.4電子伏特，可以用在高功率、高速的光電元件中，例如氮化鎵可以用在紫光的激光二極管，可以在不使用非線性半導(dǎo)體泵浦固體激光器（Diode-pumped solid-state laser）的條件下，產(chǎn)生紫光（405nm）激光。

先用一張圖代表三代半導(dǎo)體的材料特性及其為功率器件和系統(tǒng)帶來的影響：

讓我們一起看看氮化鎵特性

1.擊穿電壓：材料本身耐壓高，但目前較成熟的Si基GaN器件耐壓普遍在650V以內(nèi)，決定了短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用于低功率領(lǐng)域，除非技術(shù)突破。

2.GAN最拿得出手的優(yōu)點(diǎn)是極高的開關(guān)頻率

GaN可處理更高頻率和更高的功率，與硅器件相比，它可以在尺寸和能耗減半的條件下輸送同等的功率，因此提高了功率密度，有助于設(shè)計(jì)人員在不增大設(shè)計(jì)空間的同時(shí)滿足更高的功率要求。

更高的頻率交換意味著GaN可以一次轉(zhuǎn)換更大范圍的功率，減少復(fù)雜設(shè)計(jì)中的功率轉(zhuǎn)換。由于每次功率轉(zhuǎn)換都會(huì)產(chǎn)生新的能耗，這對于很多高壓應(yīng)用是一個(gè)明顯的優(yōu)勢?；贕aN的全新電源和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)功率損耗更低，產(chǎn)生的熱量也更少。由于高溫會(huì)提高運(yùn)行成本、干擾網(wǎng)絡(luò)信號并誘發(fā)設(shè)備故障，這些特性便顯得尤為重要。

氮化鎵和碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料整體發(fā)展較晚，滲透率較低。數(shù)據(jù)顯示氮化鎵目前半導(dǎo)體材料滲透率僅在0.2%左右，可發(fā)展規(guī)模較大。目前氮化鎵受限單晶爐產(chǎn)量較低影響，成本遠(yuǎn)高于硅基和碳化硅，但硅基和碳化硅基為襯底的氮化鎵射頻和功率器件成本相對光電器件較低，是目前滲透率提高的主流方向。

GaN的進(jìn)化仍遠(yuǎn)未結(jié)束。未來，GaN將繼續(xù)擴(kuò)展至消費(fèi)者電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，打造更薄的平板顯示器，并減少可充電設(shè)備的能源浪費(fèi)?？梢赃@樣講，如果你只是需要3%或4%的能效提升，可以利用其它很多方法實(shí)現(xiàn)，但是，如果你希望功率密度翻番，那么GaN則是你的優(yōu)先選擇。

本文整理自是說芯語、汽車功率電子、華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)