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GaN在射频应用中脱颖而出的三大原因!

RFID | 发布时间:2017-09-08 | 人气: | #评论# |本文关键字:GaN,射频
摘要:镓 (Ga) 是一种化学元素,原子序数为 31。镓在自然界中不存在游离态,而是锌和铝生产过程中的副产品。 GaN 化合物由镓原子和氮原子排列构成,最常见的是纤锌矿晶体结构。 纤锌矿晶

镓 (Ga) 是一种化学元素,原子序数为 31。镓在自然界中不存在游离态,而是锌和铝生产过程中的副产品。



GaN 化合物由镓原子和氮原子排列构成,最常见的是纤锌矿晶体结构。纤锌矿晶体结构(如下图所示)呈六方形,通过两个晶格常数(图中标记为 a 和 c)来表征。


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GaN 晶体结构


在半导体领域,GaN 通常是高温下(约为 1,100°C)在异质基板(射频应用中为碳化硅 [SiC],电源电子应用中为硅 [Si])上通过金属有机物化学气相淀积 (MOCVD) 或分子束外延 (MBE) 技术而制成。


GaN-on-SiC 方法结合了 GaN 的高功率密度功能与 SiC 出色的导热性和低射频损耗。这就是 GaN-on-SiC 成为高功率密度射频应用合并选择的原因所在。如今,GaN-on-SiC 基板的直径可达 6 英寸。


GaN-on-Si 合并的热学性能则低得多,并且具有较高的射频损耗,但成本也低很多。这就是 GaN-on-Si 成为价格敏感型电源电子应用合并选择的原因所在。如今,GaN-on-Si 基板的直径可达 12 英寸。


那么,为何 GaN 在射频应用中优于其他半导体呢?


相比 Si 和 GaAs 等其他半导体,GaN 是一种相对较新的技术,但它已然成为某些高射频、大功耗应用的技术之选,比如需要长距离或以高端功率水平传输信号的应用(如雷达、基站收发器  [BTS]、卫星通信、电子战 [EW] 等)。


GaN-on-SiC在射频应用中脱颖而出,原因如下

      高击穿电场由于 GaN 的带隙较大,GaN 具有较高的击穿电场,这使得 GaN 设备的工作电压可远远高于其他半导体设备。当受到足够高的电场作用时,半导体中的电子能够获得足够动能来打破化学键(这一过程被称为碰撞电离或电压击穿)。如果碰撞电离未得到控制,则可能会降低器件性能。由于 GaN 器件可以在较高电压下工作,因此可用于较高功率的应用。


      高饱和速度GaN 上的电子具有很高的饱和速度(在极高电场下的电子速度)。当结合大电荷能力时,这意味着 GaN 器件能够提供高得多的电流密度。


射频功率输出是电压与电流摆幅的乘积,所以,电压越高,电流密度越大,则实际尺寸的晶体管中产生的射频功率就越大。简言之,GaN 器件产生的功率密度要高得多。


      出色的热属性GaN-on-SiC 器件表现出不同一般的热属性,这主要因为 SiC 的高导热性。具体而言,这意味着在消耗功率相同的情况下,GaN-on-SiC 器件的温度不会变得像 GaAs 器件或 Si 器件那样高。器件温度越低才越可靠



责任编辑:电气自动化网

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