射频原理

什么是 GaN，为什么它如此重要

氮化镓 (GaN) 结合了镓（原子序数 31）和氮（原子序数 7），是一种宽带隙半导体材料，具有坚硬的六方晶体结构。带隙是将电子从围绕原子核的轨道中释放出来所需的能量，在 3.4 eV 时，氮化镓的带隙是硅的三倍以上，因此称为“宽”带隙或 WBG。

由于带隙决定了材料可以承受的电场，氮化镓的较宽带隙使得能够开发具有非常短或窄耗尽区的半导体，从而导致具有非常高载流子密度的器件结构。通过更小的晶体管和更短的电流路径，可实现超低电阻和电容，从而使速度提高多达 100 倍。

最重要的是，与传统硅相比，GaN 技术可以以更小的外形尺寸处理更大的电场，同时提供更快的开关速度。此外，与硅基技术相比，GaN 技术可以在更高的最高温度下运行。

GaN 的重要性与日俱增，因为与传统的硅技术相比，它能够在广泛的应用中提供显着改进的性能，同时减少提供该性能所需的能量和物理空间。在硅作为功率转换平台达到其物理极限的一些应用中，氮化镓技术变得必不可少，而在其他应用中，效率、开关速度、尺寸和高温操作的优势相结合，使 GaN 越来越具有吸引力。

随着全球能源需求的增加，转向 GaN 技术将有助于满足需求，同时将碳排放量降至最低。事实上，GaN 设计和集成已被证明可以提供下一代功率半导体，其碳足迹比旧的、速度较慢的硅芯片低十倍。为了进一步支持 GaN 的案例，据估计，全球范围内的 Si-to-GaN 数据中心升级将减少 30-40% 的能源损失，这将转化为到 2030 年节省超过 100 TWHr 和 1.25 亿吨二氧化碳排放量。

镓是如何制成的

镓在自然界中不以元素形式存在。它通常作为铝土矿冶炼铝和闪锌矿加工生产锌的副产品，因此具有非常低的提取和精炼碳足迹。

镓的价格是多少

每年生产 300 多吨镓，全球储量估计超过 100 万吨。由于它是一种加工副产品，因此成本相对较低，约为 300 美元/公斤，比黄金低 200 倍，约为 60,000 美元/公斤。