手机号
验证码

正在加载验证码......

请先拖动验证码到相应位置

密码
确认密码
 同意"用户协议"
已有账号, 立即

已发送密码重置邮件到您的注册邮箱,请立即点击密码重置链接修改密码!

验证邮件24小时内有效,请尽快登录您的邮箱点击验证链接完成验证。若未收到邮件请先确认是否在垃圾邮件中。

查看邮箱

找回密码

手机号
验证码
新密码
确认新密码
没有账号? 立即
Follow us on
@EVOLIFE 公众账号
On Wechat
@爱活新鲜播
On Weibo
@EVOLIFE.CN
On Instagram
Nina@evolife.cn
Mail us
@RSS
Follow our feed
penylo14小时前
新技术研习社 | 浅谈氮化镓电源的过去与未来

功率金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET结构和技术不断升级,让日常生活应用改善变得尤为明显。例如早年65W功率笔记本电源与板砖无异,现在ThinkPlus口红电源仅比口红略宽一圈,却实现了了65W输出功率并支持USB PD协议。

2

但ThinkPlus口红电源仍然只是个例,使用游戏笔记本出门的你一定感同身受,超过100W功率的电源有时候就能占掉笔记本重量的一半,电路技术提升,更高功率需求开始让另外一部分人对电源便携性报以意见。

后来直至Anker开始批量生产基于氮化镓电源Anker PowerPort Atom PD 1,更高功率的氮化镓电源也提上议程,历经数次波折之后,消费级量产氮化镓终于能够被买到。

1111

那么,氮化镓电源为什么意义重大,它又将如何改变我们的生活?在这篇文章中,笔者会对氮化镓电源的过去、未来进行浅析。

CanfKooW4AEwrNc

大发11选5开奖结果

在描述氮化镓电源之前,必须先说一下MOSFET。如开头所言,功率金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET,最早出现在1976年,被用于替代双极型晶体管(BJT)。这种多数载流子器件工作速度快,性能稳定,并具有比少数载流子器件拥有更高的电流增益,最终使得开关电源转换器成为商用产品。

intro

有点基础的同学一定不会对双极型晶体管(BJT)感到陌生

由于硅基器件拥有高稳定性和小效率,并且成本不断下跌,功率MOSFET本身具备低成本结构。基于硅的功率MOSFET在不断进化中,逐渐变成了几乎所有消费产品不可或缺的部件。

最早功率MOSFET被用于AC/DC开关电源,然后被用于变速电动机、荧光灯、DC/DC转换器等等。

2494

IR国际整流器公司在1978年11月推出IRF100功率MOSFET,源漏击穿电压100伏特、导通电阻0.1欧姆,这个参数成为当时标杆。但因为裸片尺寸超过40平方毫米,价格也不便宜,达到34美元,即使无视通货膨胀,要放到现在手机电源中,恐怕主机厂们会以体积和成本为由,有千万个不愿意。

玩笑归玩笑,功率MOSFET打开的电源新局面被不断优化,例如英飞凌的BSC060N10NS3就做到了0.072欧姆平方毫米。由于硅材料主导了半导体发展进度,英飞凌这款产品在事实上几乎达到了硅基器件的理论极限值。

有趣的是,如今的IR国际整流器公司,早已变成英飞凌公司的一部分。

Infineon_Package_SuperSO8_TDSON-8.jpg_837789690

因此,就有了我们文章开头的那一幕。无论人们对电源有诸多不满意,出于成本和硅基器件的极限,笔记本厂商们已经无法再提供一个更小的电源,而并非网友戏说的“不思进取”。这时候,被发现、研发时间不算太长的氮化镓元件被摆上台面。

大发11选5开奖结果

在2004年,日本优迪娜/富士通(Eudyna/Fujitsu)研发出了基于氮化镓GaN高电子迁移率晶体管(HEMT),使用碳化硅SiC衬底,采用HEMT结构。这套结构在1975年被提出,并在1994年发现氮化铝镓AlGaN与氮化镓GaN异质结界面处存在异常高浓度二维电子气。利用这一现象,优迪娜/富士通(Eudyna/Fujitsu)实现了能在千兆赫兹级的频率范围内产生基准功率增益。

Wurtzite_polyhedra

举个简单的例子,如果把我们墙壁上电源插口里的交流电看成滔滔不绝的江水,功率器件们需要拿着勺子在大江里捞水,然后变成直流电给数码产品供电。传统硅功率器件每秒钟可能勺10下,那么氮化镓GaN功率器件可能会以每秒40、50下的速度勺水,十分能干。

但在2004年到2009年期间,GaN晶体管基本上在耗尽型射频晶体管上发展,并不利于功率系统使用,并且由于氮化镓GaN产量稀少,价格只能用贵来形容。

直至2009年6月,宜普电源转换公司EPC推出了第一款增强型硅基GaN HEMT,并为其注册商标eGaN。目的很明确,他们希望设计现有功率MOSFET的替代品,因此eGaN FET本身也不需要负电压关断。通过使用宽禁带半导体制造技术,确保GaN晶体管也能拥有高产量而且低成本。

GeN5

很快,松下、富士通、GaN Systems、英飞凌等业界大佬宣布制造GaN晶体管,而且专门针对功率转换市场。氮化镓电源研发、设计、制造才总算正式拉开序幕。

72DEEEDA-CA98-452C-A5A8-074CCE669075

1
文章来自:
了解更多

发表评论

全部评论 3条
  1. 匿名:

    期待电源小型化技术

  2. 匿名:

    精彩!

  3. 匿名:

    芯片里可以取代现代二极管吗

版权 ? 2017 Evolife.cn 科技进化生活
版权 ? 2017 Evolife.cn 科技进化生活