窒化ガリウムは、どのように動作しますか?
窒化ガリウム(GaN)は、高効率のパワー・トランジスタや集積回路に使われるワイド・バンドギャップ半導体です。GaN結晶の上に窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)の薄い層を成長させることによって、界面に歪みが生じ、補償する2次元電子ガス2DEG)が誘起されます。この2DEGは、電界がそれに加えられているとき、電子を効率的に伝導するために使われます。この2DEGは、界面の非常に小さな領域に電子が閉じ込められているため、導電性が高くなっています。この閉じ込めによって、電子の移動度が、歪みのないGaNの約1000 cm2 / V・sから、2DEG領域の1500〜2000 cm2 / V・sに増加します。この高い移動度によって、同等のシリコン・ソリューションよりも高い絶縁破壊強度、速いスイッチング速度、高い熱伝導率、低いオン抵抗を特徴とするトランジスタと集積回路が製造されます。
GaNの時代が進行中
GaN材料によって可能になったトランジスタとICの性能向上に伴い、今、革新的なパワー設計技術者がGaNの特性を引き出す時が来ました。
- オン抵抗が低いので、導通損失が小さい
- デバイスが高速なので、スイッチング損失が小さい
- 容量が小さいため、デバイスの充放電時の損失が小さい
- 回路を駆動するために必要な電力が小さい
- デバイスが小さいので、プリント回路基板上の占有スペースが小さい
- より低いコスト
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