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氮化镓(GaN)是否会成为下一个市场追逐的风口?:ag体育正规

发布时间:2021-08-23 丨 浏览次数:746

本文摘要:随着消费电子产品、电动车、家用电器等产品更新换代,产品的性能也更加不受推崇,特别是在是在功率设计方面。

随着消费电子产品、电动车、家用电器等产品更新换代,产品的性能也更加不受推崇,特别是在是在功率设计方面。如何提高电源切换能效,提升功率密度水平,缩短电池续航时间,沦为了新一代电子产品面对的仅次于挑战。在这样的背景下,一种新型的功率半导体——氮化镓(GaN)的经常出现,也许不会沦为未来电子产业的“香饽饽”。

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潜伏20年的GaN,却被雷布斯“一不小心”带火上个月刚刚完结的小米10发布会上,和小米10一起火一起的,还有小米创始人雷军侧重讲解额65W小米GaN充电器。雷军弗其为“实在太便利了!”新品火一起的同时,还引发投资人对于第三代半导体的普遍注目。理解GaN之前,首先我们要弄清楚关于半导体材料的一些科学知识。半导体材料发展到现在早已转入了第三代。

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第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)等元素的材料,常用在信息技术中的分立器件和集成电路中,电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程等产业中都获得了十分普遍的应用于。第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;以及有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。主要用作制作高速、高频、大功率以及闪烁电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及闪烁器件的优良材料。

第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的长禁带半导体材料。在应用于方面,根据第三代半导体的发展情况,其主要应用于为半导体灯光、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域。

在本文中重点讲解的GaN,并不不存在于自然界,不能在实验室中做成。在1998年,美国研制出GaN晶体管,资料表明,GaN在室温下带上隙为3.49eV(电子伏特)。一般来说,带上隙就是指禁带宽度,是半导体材料的一个最重要特征参量,其大小主要要求于半导体的能带结构。

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若禁带宽度Eg<2.3eV,则称作较宽禁带半导体,如Ge、Si、GaAs以及InP;若禁带宽度Eg>2.3eV则称作长禁带半导体,如SiC、GaN、HSiC、AlN以及ALGaN等。由于长禁带半导体材料具备禁带宽度大、穿透电场强度低、饱和状态电子漂移速度低、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强劲以及较好的化学稳定性等特点,非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度构建的电子器件。

以GaN为事例,熔点高达1700℃。有人曾做到过实验,在一般高温情况下,GaN会再次发生分解成反应,只有将其摆放于氮气或氦气中且温度多达1000℃时GaN才不会渐渐溶解,证明GaN可以在较高的温度下维持其稳定性。这也是为什么GaN能被普遍运用在大功率半导体中的原因。GaN产业链及应用于前景与SiC产业链类似于,GaN产业链可依序分成GaN衬底→GaN外延→器件设计→器件生产。

从国内外GaN产业发展来看,美国、日本沦为GaN产业发展的佼佼者,中国企业入局者则为数不多。


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