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半导体技术将随着GaN步入新纪元

本文摘要:随着设计显得更加简单,工程师大大找寻改版的半导体材料。氮化镓(GaN)材料自从多年前开始被IEEE国际微波研讨会等最重要会议视作众多趋势后,近年来早已渐渐平稳遥相呼应RF/微波应用于。接下来,氮化镓将应用于在哪些方面?它不存在哪些局限?未来又将带给哪些可能性?

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随着设计显得更加简单,工程师大大找寻改版的半导体材料。氮化镓(GaN)材料自从多年前开始被IEEE国际微波研讨会等最重要会议视作众多趋势后,近年来早已渐渐平稳遥相呼应RF/微波应用于。接下来,氮化镓将应用于在哪些方面?它不存在哪些局限?未来又将带给哪些可能性?  为了问这些问题,笔者采访了在GaNSystems、宜普电源切换公司(EfficientPowerConversion;EPC)、TriQuintSemiconductor、MACOM与ElementSix等公司的研发团队。  相比于硅和砷化镓(GaAs),氮化镓在功率密度和功率电平方面极具优势,但本身也不存在技术容许。

TriQuint基础设施和国防产品研究资深总监DouglasH.Reep认为,GaN功率晶体管需要超过10W/mm的功率密度以及多达500W的功率级,然而,从理论来看,氮化镓技术的容许就在于基本材料性能的容许,以及我们利用氮化镓的创造力。  Reep回应,考虑到氮化镓的最重要因素是晶体管速度与工作电压之间的关系,如同Johnson给定的FoM数据右图。

他特别强调,在这种较为上,氮化镓展现出出有较GaAs更高1倍以及比硅晶更高2倍的性能优势。他补足说道,氮化镓的研发常常侧重在半导体和PCB阶段的热管理。

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  至于高压组件,GaNSystems最近公布五款针对高速系统设计优化的650VGaN晶体管。这些650V组件具备偏移电流的能力、零反向恢复电池以及电源感官等功能。该公司在去年初公布的100VGaN功率晶体管也某种程度不具备这些特色。

  然而,目前的技术容许在于维持可靠性的同时也必需提升工作电压,MACOM公司资深技术研究员TimBoles特别强调,必需提升电压偏置才能构建更高的功率可选效率(PAE)和减少功率密度。PAE在2.5到3.5GHz以上可适时地超过70%的增幅,他并预计,更高的偏置电压将可提升这项参数。  GaNSystems总裁GirvanPatterson则指出,穿透电压是氮化镓的关键。

利用在碳化硅上利用氮化镓,该公司已能在实验室中取得多达2,000V的电压。然而,他认为,在当前基于硅的GaN技术结构,穿透电压仍受到横向穿透的容许。


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