射频原理

氮化镓是一种二元 III/V 直接带隙半导体，非常适用于能够在高温下工作的大功率晶体管。自 20 世纪 90 年代以来，它已普遍用于发光二极管 (LED)。氮化镓发出蓝光，用于蓝光光盘读取。此外，氮化镓还用于半导体功率器件、射频元件、激光器和光子学。未来，我们将在传感器技术中看到 GaN。

2006 年，增强型 GaN 晶体管（有时称为 GaN FET）开始通过使用金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 在标准硅晶片的 AlN 层上生长一层薄薄的 GaN 来制造。AIN 层充当衬底和 GaN 之间的缓冲层。

这种新工艺使氮化镓晶体管能够在与硅相同的现有工厂中生产，使用几乎相同的制造工艺。通过使用已知的工艺，这可以实现类似的低制造成本，并减少采用性能大大提高的更小晶体管的障碍。

为了进一步解释，所有半导体材料都具有所谓的带隙。这是固体中不能存在电子的能量范围。简而言之，带隙与固体材料的导电能力有关。氮化镓的带隙为 3.4 eV，而硅的带隙为 1.12 eV。氮化镓的带隙较宽意味着它可以承受比硅 MOSFET 更高的电压和温度。这种宽带隙使得氮化镓能够应用于光电大功率和高频器件。

在比砷化镓 (GaAs) 晶体管高得多的温度和电压下工作的能力也使氮化镓成为微波和太赫兹 (ThZ) 器件的理想功率放大器，例如成像和传感，即上述的未来市场

GAN 的主要优势：

减轻重量、缩小尺寸、降低成本、提高能源效率、

氮化镓的优点

GaN 器件的价值主张包括四大要点：

1.降低能源成本——由于 GaN 半导体本质上比硅更高效，因此作为热量消耗的能量更少，从而使系统尺寸和材料成本更小。

2.更高的功率密度（更小的体积） ——比硅更高的开关频率和工作温度导致更低的冷却要求、更小的散热器、从液体冷却到空气冷却的转换、消除风扇和减少磁性。

3.更高的开关频率——GaN 器件的更高开关频率允许在电源电路中使用更小的电感器和电容器。电感和电容与频率成比例缩小——频率增加 10 倍会使电容和电感减少 10 倍。这会导致重量和体积以及成本的大幅下降。此外，更高的频率可以降低电机驱动应用中的噪音。高频还能够以更高的功率、更大的空间自由度和更大的传输接收气隙实现无线电力传输。

4.更低的系统成本——虽然 GaN 半导体的成本通常高于硅，但通过使用 GaN 可以降低其他组件（例如无源电感和电容电路元件、滤波器、冷却等）的尺寸/成本，从而降低系统级成本。节省范围从 10-20%。

与现有的 Si 器件相比，GaN 半导体能够在更高的电压、温度和开关频率下以更高的效率运行。这些特性不仅可以减少损耗，而且可以显着减小系统体积，因为冷却要求降低，无源元件更小，有助于降低整体系统成本，