氮化鎵元件在醫療技術應用的潜力

技術分享雜談GaN技術 – Renee Yawger 八月 08, 2023

醫療技術行業涵蓋對疾病和慢性病的預防、診斷和治療的醫療設備。根據《財富商業洞察》，全球醫療設備行業市場預計將從2022年的4954.6億美元增長到2029年的7189.2億美元，複合年增長率為5.5%。

全球對高效醫療技術設備的需求不斷增加，原因如下：

糖尿病、心血管疾病和癌症等慢性病的患病率不斷上升，需要持續監測和護理。
對早期診斷和治療的日益重視增加了需要診斷程序和測試的患者人數。
人口老齡化導致對眼科和骨科手術及相關設備的需求不斷增加，因為這些手術在老年人群中更爲常見。
成年人對健身的重視以及醫療保健機構對監測和診斷的重視增加了對健身追踪器等可穿戴設備的需求。
對家庭護理環境需求的轉變增加了對用於治療慢性疾病的便携式設備和可穿戴設備的需求。

高效醫療技術設備可以提供更好、更快的診斷、治療和監測患者的服務，從而改善結果和提高患者對醫療服務的滿意度。高效醫療設備可以通過最大限度地減少住院時間、減少倂發症和提高效率來幫助降低整體醫療費用。較高效、更低成本的醫療設備可以醫治更多患者。基於以上這些原因，隨著醫療保健需求的增長和技術的不斷進步，基於氮化鎵元件的解決方案正在成爲醫療保健公司需求的電力電子方案。

氮化鎵(GaN)技術詳解

氮化鎵(GaN)半導體無論在速度、功率處理、效率、尺寸和成本方面都超越了矽元件的性能。 GaN FET和IC可以大批量替代傳統矽基元件，讓各種醫療技術應用實現更高的效率、更小的尺寸和更低的成本，包括DC/DC轉換、馬達控制和無綫電源等應用。

氮化镓器件在医疗技术领域的优势

目前醫療技術應用更多採用氮化鎵(GaN)元件，因爲與傳統矽基元件相比，它具有多種優勢。

支持便携式系統

氮化鎵元件可在更小的外形尺寸中實現更高的功率密度。這意味著基於氮化鎵元件的電源適配器可以更小的尺寸提供與傳統矽基解決方案相同或更高的輸出功率，從而使更多醫療技術系統可以便携和更輕。

高效

氮化鎵元件比矽基元件具有更低的功耗，這意味著它們可更高效工作。這使得它們在需要長時間依靠電池供電的醫療設備特別有用。

開關更快

氮化鎵元件的開關速度比矽基元件快很多，因此可以在更高的頻率下工作。這使得它們在應用中非常有用，例如可穿戴設備的無綫充電和無綫功率傳輸，以及可減少醫療環境中的雜亂電纜綫。

改善熱性能

氮化鎵元件比矽基元件具有更好的導熱性，這意味著它們可更高效地散熱。這使得它們在手術工具和醫療用雷射器等高溫應用非常有用，使其更安全和提升用戶體驗。

實現具有更高解析度的掃描設備

氮化鎵元件具有高開關頻率，可以更精確地控制醫療成像系統生成和檢測的信號，並實現更高的數據傳輸速率和更快的圖像採集時間，從而獲得具有更高解析度的圖像。氮化鎵元件的更高功率處理能力對於需要高功率輸出以穿透緻密組織和高質量圖像的成像系統非常重要。這些好處可實現更準確的診斷和讓患者的治療結果可以更好。

採用氮化鎵元件的醫療技術應用

氮化鎵元件具有獨特的特性，使其成爲許多醫療技術應用中替代傳統矽基元件的智選，使設備可以更高效、性能更優越和更小型化，從而可以改善患者護理而同時降低醫療成本。

DC/DC轉換：用於醫療系統、基於氮化鎵元件的直流電源可提高效率、縮小外形尺寸和降低EMI，以避免干擾。
馬達控制器：基於氮化鎵元件的BLDC電機用於手術機器人，因爲它們可以高頻運行，從而實現更精確的切割和消融，降低風險和加速復原。氮化鎵元件還可以實現更小、更輕的馬達。
無綫電源：基於氮化鎵元件的無綫電源系統通過減少醫療環境中的雜亂電纜綫來提高安全性和降低醫療成本。此外，隨著可穿戴健康和健身追踪器的普及，GaN FET和 IC以小型、薄型封裝使能高效、快速的無綫充電應用。

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