傳統上，半導體生產中最常用的材料是硅 (Si)，因為它的資源豐富且價格實惠。然而，半導體制造商可以使用許多其他材料。此外，它們中的大多數都提供額外的好處，例如碳化硅 (SiC)、砷化鎵 (GaAs) 和氮化鎵 (GaN)。在這些潛在材料中，GaN 或氮化鎵正變得被廣泛認可和首選。這是因為 GaN 晶體管與材料對應物相比具有多個優勢。

GaN 晶體管，甚至 SiC 上的 GaN 晶體管，具有高擊穿容限、增強的導熱性、更快的開關速度和更低的導通電阻。這使得它們比基于硅的設備更全面。這些特性帶來了許多好處，使材料和技術對現代應用具有吸引力。

什么是 GaN 晶體管？

氮化鎵可以顯著增強半導體的性能和設計。它具有高電子遷移率，這意味著與其他材料相比，它可以在更高的頻率和更高的效率下支持更高的增益。更重要的是，它的高活化能提供了卓越的熱性能，以及更高的擊穿電壓。晶體管必須能夠承受多種熱量、能量和環境條件。當他們失敗時，它可能會導致整個系統崩潰。

這些優勢造就了更好的半導體和設備，為可靠性和效率帶來了可喜的好處。一些現實世界的例子可能有助于展示其真正的承諾。由于 GaN 晶體管可以承受更大范圍的溫度并且可靠，因此它們可用于堅固耐用的全天候技術。電信領域也在放大器中使用它們。為什么？它們允許更寬的信號帶寬，創造更強大和更有能力的通信設備。這些放大器還使用更少的能源，從而在不影響效率的情況下降低了運營成本。

賦能物聯網

物聯網半導體具有傳統設備所沒有的獨特要求。它們必須能夠利用低功耗——并在這些條件下高效運行——具有內置的安全措施，并且外形尺寸要小得多。更糟糕的是，物聯網和工業物聯網越來越受歡迎，而且有充分的理由。現在，半導體和相關設備的需求量很大。然而，能夠適應這些限制的材料或技術并不多。

GaN晶體管絕對可以。雖然前期材料可能更貴，但由于所獲得的好處，回報是值得的。

那么，GaN晶體管的高級優勢是什么？

更小的外形尺寸

與同類器件相比，GaN 晶體管具有更高的功率密度、更高的熱導率和更高的擊穿電壓。最重要的是，它們的功率要求要低得多，因此您可以事半功倍。這使得更小尺寸設備的設計和制造既能適應更小、更薄的技術，又不會影響功率、可靠性或安全性。

考慮到我們在當今領域的許多旗艦技術正在盡可能地精簡，這是一個巨大的福音。

打火機技術

纖薄或小巧的外形并不能使它變得輕巧，尤其是當您將大量物品裝入小框架時。但由于 GaN 晶體管可適應更高的開關頻率，因此電路中使用的支持電感器和功率電容器也不需要那么大。不要介意使用較小硬件的成本優勢，它還顯著降低了最終產品的重量和體積。

這不僅讓位于更輕薄的技術，還讓位于更輕的技術，具有更高的性能和效率等級。

降低系統成本

雖然 GaN 晶體管和氮化鎵的成本通常高于其他材料和導體類型，但在實施這些材料時，許多人仍然認為系統成本較低。通過減小設備中其他組件的尺寸和成本，并使用無源電感元件等替代方法，可以實現節約。

重要的是要指出，由于 GaN 晶體管具有更高的功率密度、更小的體積和其他特性，因此許多這些替代方案都是可能的。

更好的產品

在沒有完整列出 GaN 晶體管的所有有益特性的情況下，我們將再次指出它們有助于更好的半導體和器件。當然，這會帶來更好的產品，從支持更寬信號頻段的通信設備到能夠承受極端溫度和環境的技術。

即使是消費級設備也受益于增強的可靠性，并獲得了卓越的使用壽命和性能。難怪 GaN 晶體管是5G 技術和網絡的首選半導體。

降低能源成本

由于 GaN 晶體管效率更高、功能更強大，因此它們降低了所用技術的能源和運營成本。當它們長時間供電時消耗的能量更少，因為它們具有良好的導熱性 - 熱量。它們還以更小的整體尺寸產生更多的功率，并且失敗的可能性要低得多。

增強型無線電力傳輸

更高的開關頻率還可以實現更高功率的無線功率傳輸或電磁功率傳輸。充電或傳輸時，設備之間的距離可以更遠，從而提供更好的空間自由度。此外，發射信號更強，更好地接收氣隙。

由此產生的技術僅僅因為增強的功能而受益。想象一下，即使在距離集線器或系統更遠的地方，也可以為更快、更可靠、更實用的設備提供無線充電支持。

GaN 晶體管的優勢已得到證實

在這一點上，應該清楚的是 GaN 晶體管——以及氮化鎵材料——更高效、更可靠，盡管它更小、更輕。

隨著數字化的興起和許多技術的進步，這些優勢使尖端創新成為可能。快速的開關速度、高功率密度、更小尺寸的更高效率以及令人難以置信的可靠性，僅舉幾例。

對于制造商和設備制造商來說，最相關的問題是，前期成本是否值得投資？如果您正在尋找功能強大且更可靠的設備，那么答案是肯定的。

審核編輯：湯梓紅