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本文要点

• 氮化镓是一种晶体半导体，能够承受更高的电压。
• 氮化镓器件的开关速度更快、热导率更高、导通电阻更低且击穿强度更高。
• 氮化镓技术可实现高功率密度和更小的磁性。

氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 是两种宽禁带半导体，彻底改变了传统电力电子技术。氮化镓技术使移动设备的快速充电成为可能。

氮化镓器件经常用于一些转换器和驱动器应用

氮化镓是一种晶体半导体，能够承受更高的电压。通过氮化镓材料的电流比通过硅半导体的电流速度更快，因此处理速度也更快。本文将探讨氮化镓材料以及氮化镓技术如何颠覆整个行业。

氮化镓的关键特性

一些宽禁带高效功率晶体管和集成电路是利用氮化镓材料制造而成。在这些器件中，由于氮化镓晶体和氮化铝镓 (AlGaN) 界面上的应变，产生了二维电子气 (2DEG)。当器件受到电场作用时，二维电子气体有助于建立高电子迁移率。

在未受应变的氮化镓中，电子迁移率约为 1000 cm2/Vs，而在 2DEG 区域，电子迁移率则增至 2000 cm2/Vs。正是氮化镓材料中的高迁移率为氮化镓器件提供了更快的开关速度、更高的热导率、更低的导通电阻和更高的击穿强度。

• 机械稳定性
• 更高的击穿强度
• 更高的功率处理能力
• 开关速度快
• 更高的热导率
• 导通电阻低
• 高效节能

氮化镓技术

氮化镓的应用领域包括消费电子、数据中心、工业、汽车和可再生能源系统。与硅和锗半导体相比，氮化镓半导体器件的电能转换效率更高。氮化镓器件体积小、便于携带，因此在半导体领域备受青睐。

氮化镓技术可用于生产半导体功率器件、RF 元件和发光二极管 (LED) 等。氮化镓技术器件很少会出现过热，因此对热管理系统的需求并不复杂。

在开发功能更强大、损耗更小、效率更高的半导体器件方面，氮化镓技术绝对是一项前沿技术。

氮化镓与碳化硅对比

氮化镓技术的应用

氮化镓技术进展

宽禁带材料是电力电子技术的未来。在各种宽禁带材料中，氮化镓具有多方面的优势。业内正在进行前沿研究，了解氮化镓技术如何支持进一步的技术进步。目前已开发出多种器件，如带集成驱动器的氮化镓场效应晶体管、氮化镓快速充电器、氮化镓发光二极管和硅基氮化镓器件。

随着氮化镓技术的发展，高压系统将变得更加安全可靠。Cadence 通过纳入 AWR 与电磁（EM）分析工具 EMX 独特的 RF 设计解决方案，不仅与既有产品互补，更使 Cadence 建构了市场上最完善的产品组合，能充分满足新一代 5G 无线电、汽车雷达，以及其他 RF 产品的设计需求。

在 RF 的世界中，实体设计至关重要，不仅需掌握RF/微波元件的细节，元件间的互动、邻近区域的走线与导体表面也都需要纳入考量。虽然设计RF元件，并达到第一次设计就成功完成，不是件简单的事，但凭借着 Cadence 的完备技术方案，我们相信，这是可以做到的！

关键词： GaN