大家都知道，第一代半導體材料是硅，主要解決數據運算、存儲的問題；第二代半導體是以砷化鎵為代表，它被應用到于光纖通訊，主要解決數據傳輸的問題；第三代半導體則就是以氮化鎵為代表，它在電和光的轉化方面性能突出，在微波信號傳輸方面的效率更高，所以可以被廣泛應用到照明、顯示、通訊等各大領域。

什么是 GaN 氮化鎵？

GaN：由鎵（原子序數 31） 和氮（原子序數 7） 結合而來的化合物。它是擁有穩定六邊形晶體結構的寬禁帶半導體材料。

由于 GaN 具有更小的晶體管、更短的電流路徑、超低的電阻和電容等優勢，GaN 充電器的運行速度，比傳統硅器件要快 100 倍。

GaN 在電力電子領域主要優勢在于高效率、低損耗與高頻率，GaN 材料的這一特性令其在充電器行業大放異彩。

更重要的是，GaN 相比傳統的硅，可以在更小的器件空間內處理更大的電場，同時提供更快的開關速度。

此外，氮化鎵比硅基半導體器件，可以在更高的溫度下工作。

GaN 氮化鎵的性能特點

氮化鎵（GAN）的性能特點 高性能：主要包括高輸出功率、高功率密度、高工作帶寬、高效率、體積小、重量輕等。目前第一代和第二代半導體材料在輸出功率方面已經達到了極限，而GaN半導體由于在熱穩定性能方面的優勢，很容易就實現高工作脈寬和高工作比，將天線單元級的發射功率提高10倍。 高可靠性：功率器件的壽命與其溫度密切相關，溫結越高，壽命越低。

氮化鎵芯片的發光原理

氮化鎵（GaN）技術并不是一種新的半導體技術，自1990年起就已經常被用在發光二極管中，但成本昂貴。

我們知道的氮化鎵材料的發光機制包括以下幾種分別是帶間躍遷發光、帶邊躍遷發光、激子復合發光、雜質或缺陷能級躍遷引起的發光等。

氮化鎵的格子缺陷很多卻能夠產生高輝度，主要原因是藉由奈米技術控制組件結構，使得組件的發光效率得以提高，進而獲得高輝度。

利用GaN（氮化鎵）系半導體的白色發光二極管，做為新世代固態照明燈源是歷經無數的轉折，十年前包含產官學研界幾乎未曾將半導體白色發光二極管納入考量，雖然有很多研究人員非常關心藍光LED的發展，卻都無視白光LED的應用潛能。

97年利用藍光LED激發黃色熒光體（YAG；釔、鋁、石榴石、鈰的混合物），再透過藍色與黃色熒光體的互補特性，產生二色式擬似白光的LED正式進入量產，加上行動電話的應用促成白光LED全面性的普及，使得白光LED成為全球性的研究主流。

由于白光LED不需使用熒光燈常用的玻璃管、惰性氣體、水銀、變壓器、升壓器，所以可以大幅節省能源，取代熒光燈與白炙燈除了可節省能源之外，廢棄物的減少對地球環保也有莫大的助益。

氮化鎵晶體管通過兩種不同禁帶寬度（通常是AlGaN和GaN）材料在交界面的壓電效應形成的二維電子氣（2DEG）來導電，如圖所示。由于二維電子氣只有高濃度電子導電，因此不存在硅MOSFET的少數載流子復合（即體二極管反向恢復）的問題。

圖：氮化鎵導電原理示意圖

圖所示的基本氮化鎵晶體管的結構是一種耗盡模式（depletion-mode）的高電子移動率晶體管（HEMT），這意味著在門極和源極之間不加任何電壓（VGS=0V）情況下氮化鎵晶體管的漏極和元件之間是導通的，即是常開器件。這與傳統的常閉型MOSFET或者IGBT功率開關都完全不同，對于工業應用特別是開關電源領域是非常難以使用的。為了應對這一問題，業界通常有兩種解決方案，一是采用級聯（cascode）結構，二是采用在門極增加P型氮化鎵從而形成增強型（常閉）晶體管。

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