第三代半导体氮化镓介绍

欢迎收听正卓语音知识分享,我是产品部张朋飞,今天给大家介绍一种材料,叫做氮化镓。其实我们UPS最主要的功率器件可控硅、IGBT等都是半导体元件,而半导体元件现在主要用的核心材料是硅,其实除了硅还有很多其他材料可以做半导体器件,其中就包含氮化镓。

氮化镓(GaN)是第三代半导体的核心材料,最初是用在发光二极管领域,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管,可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器(Diode-pumped solid-state laser)的条件下,产生紫光(405nm)激光。

它和SiC(碳化硅)同属于第三代高大禁带宽度的半导体材料,和第一代的Si以及第二代的GaAs(砷化镓)等前辈相比,其在特性上优势突出。由于禁带宽度大、导热率高,GaN器件可在200℃以上的高温下工作,能够承载更高的能量密度,可靠性更高;较大禁带宽度和绝缘破坏电场,使得器件导通电阻减少,有利与提升器件整体的能效;电子饱和速度快,以及较高的载流子迁移率,可让器件高速地工作。

因此,利用 GaN 人们可以获得具有更大带宽、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小的半导体器件。

与 GaN 相比,实际上同为第三代半导体材料的 SiC 的应用研究起步更早,而之所以 GaN 近年来更为抢眼。

首先,GaN 在降低成本方面显示出了更强的潜力。目前主流的 GaN 技术厂商都在研发以 Si 为衬底的 GaN 的器件,以替代昂贵的 SiC 衬底。有分析预测说今后 GaN MOSFET 的成本将与传统的 Si 器件相当,届时很可能出现一个市场拐点。并且该技术对于供应商来说是一个有吸引力的市场机会,它可以向它们的客户提供目前半导体工艺材料可能无法企及的性能。

其次,由于GaN器件是个平面器件,与现有的Si半导体工艺兼容性强,这使其更容易与其他半导体器件集成。比如有厂商已经实现了驱动IC和GaN开关管的集成,进一步降低用户的使用门槛。