GaN 对地球有益的三种方式

GaN 对地球有益的三种方式 

宽带隙半导体 (WBG) 在电力电子领域的普及率飙升。宽带隙半导体具有高功率效率和小尺寸，通常被视为实现碳中和未来的关键工具。

低导通电阻和快速开关速度使 GaN 非常适合高频性能

以下是 GaN 用于优化电源设计以减少高频设备和系统的碳足迹的三种方式。

1. 能源效率

GaN 的主要吸引力之一是它是一种比硅好得多的半导体，提供更高的电子迁移率，因此具有更低的 R DS(on)。GaN 的电子迁移率几乎是传统硅的 1,000 倍，使其比硅对应物的能效显着提高。

提高效率还意味着 GaN 器件不会产生那么多热量。由于 GaN 器件在较低温度下运行，它们通常不需要散热器或服务器机架或电源中的耗能主动冷却系统。

2. 减少制造排放

除了节能之外，GaN 还通过减少制造过程中所需的排放和原材料来造福环境。

GaN 功率 IC 每单位的二氧化碳排放量更少

       由于 GaN 提供了如此高的效率，因此与硅相比，对于给定的功率或电流能力，给定应用所需的基本裸片尺寸要小得多。需要更小的芯片来实现相同的性能意味着每个晶圆需要更多的单元，更好地利用资源，并且在相同能量的情况下，每个芯片的整体占用空间会更低——这相当于晶圆加工中使用的二氧化碳和化学品更少。据 Navitas 称，与传统的硅 FET 相比，2020 年 GaN 功率 FET 的二氧化碳排放量减少了四倍。

       3. 减少材料

最后，除了较低的通道电阻之外，GaN 还为设计人员提供了以极高频率进行开关的能力。

从历史上看，基于硅的电力电子设备在开关频率和系统效率之间产生反比关系：随着开关频率的增加，系统效率会降低。这通常是因为传统硅 FET 的反向恢复损耗是系统中不可忽略的损耗源。

GaN 器件能够在高开关速率下实现更高的效率

然而，GaN 通过消除反向恢复损耗改变了这种说法，这意味着它即使在极高频率下也能保持高水平的功率效率。重要的推论是高开关频率意味着这些系统中的外部无源元件可以小得多。

更小的无源器件意味着基于 GaN 的系统可以产生更小的外壳、更少的整体材料、更低的制造成本和更低的运输成本。

绿色 GaN 的未来

在不止一个方面，GaN 具有独特的优势，可以为电子行业实现更绿色、更碳中和的未来。一些半导体公司甚至将 GaN 的较低环境影响作为价值主张。例如，ROHM 最近推出了一系列新的 150 V GaN HEMT，属于该公司的“EcoGaN”器件。这些器件旨在通过利用 GaN 的高开关速度和低导通电阻来节省能源并使器件小型化。

凭借更高的功率效率、小型化的电子系统和减少的制造排放，GaN 可能成为对抗全球电子废物战的另一种方式。

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