氮化鎵半導(dǎo)體器件特性 氮化鎵半導(dǎo)體器件有哪些

氮化鎵是一種無機(jī)物，化學(xué)式GaN，是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙（direct bandgap）的半導(dǎo)體，自1990年起常用在發(fā)光二極管中。此化合物結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦，硬度很高。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。

“GaN”中文名“氮化鎵”，是一種新型半導(dǎo)體材料，它具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強(qiáng)度和高硬度等特性，在早期廣泛運(yùn)用于新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、半導(dǎo)體照明、新一代移動(dòng)通信等。

相對(duì)于第一代（硅基）半導(dǎo)體，第三代半導(dǎo)體禁帶寬度大，電導(dǎo)率高、熱導(dǎo)率高，其具有臨界擊穿電場(chǎng)高、電子遷移率高、頻率特性好等特點(diǎn)。

氮化鎵（GaN）是最具代表性的第三代半導(dǎo)體材料，成為高溫、高頻、大功率微波器件的首選材料之一，是迄今為止理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系。

氮化鎵器件主要包括射頻器件和電力電子器件，射頻器件產(chǎn)品包括功率放大器和開關(guān)器等，主要面向基站衛(wèi)星、軍用雷達(dá)等市場(chǎng)；電力電子器件產(chǎn)品包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管等產(chǎn)品，主要應(yīng)用于無線充電、電源開關(guān)和逆變器等市場(chǎng)。

GaN功率器件包括SBD、常關(guān)型FET、級(jí)聯(lián)FET等產(chǎn)品，主要應(yīng)用于無線充電件、電源開關(guān)、逆變器、交流器等領(lǐng)域。隨著技術(shù)水平的進(jìn)步與成本控制，GaN材料將在中低功率取代硅基功率器件，在300V~600V電壓間發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用。GaN器件的體積將顯著降低：由于導(dǎo)通電阻小、可在高溫環(huán)境下共奏以及效應(yīng)速度快，器件體積將顯著降低。

得益于氮化鎵材料本身優(yōu)異的性能，使得做出來的氮化鎵比傳統(tǒng)硅基IGBT/MOSFET 等芯片面積更小，同時(shí)由于更耐高壓，大電流，氮化鎵芯片功率密度更大，因此功率密度/面積遠(yuǎn)超硅基，此外由于使用氮化鎵芯片后還減少了周邊的其他元件的使用，電容，電感，線圈等被動(dòng)件比硅基方案少的多，進(jìn)一步縮小的體積。

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審核編輯：郭婷