氮化镓超级充电器刚上市,为什么成了快充市场的“香饽饽”?

氮化镓(GaN)拥有极高的稳定性,它的熔点约为1700℃。作为目前是最优秀的半导体材料之一,GaN用作整流管能降低开关损耗和驱动损耗,提升开关频率,附带地降低废热的产生。这些特性让氮化镓应用在电源上有很好的发挥,降低元器件的体积同时能提高效率。

认识GaN半导体

氮化镓,第三代半导体材料,作为半导体材料的新晋成员,“氮化镓”这一新兴半导体材料的诞生,犹如平地一声雷,技术革命快速渗入5G、射频以及快充等市场,以其特性优势,横扫其他众多半导体材料。

在国内,氮化镓被称为第三代半导体材料(又称为宽禁带半导体材料)。GaN的禁带宽度、电子饱和迁移速度、击穿场强和工作温度远远大于Si和GaAs,具有作为电力电子器件和射频器件的先天优势。

目前第三代半导体材料以SiC和GaN为主。相较于SiC,GaN材料的优势主要是成本低,易于大规模产业化。尽管耐压能力低于SiC器件,但优势在于开关速度快。同时,GaN如果配合SiC衬底,器件可同时适用高功率和高频率。

氮化镓充电器到底有什么优点呢?

① 体积小。因为运用了氮化镓的原因以及氮化镓的一个特性:开关频率高。它是目前全球最快的功率开关器件,开关频率高可以减小变压器和电容的体积,那么自然氮化镓充电头就会比一般充电头的体积和重量更小、更低了,同时发热量也会降低。

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② 功率大。因为氮化镓本身具有更宽的带隙,而宽带隙也就等于能承受更高的电压,具有更好的导电能力,并且会让电子产品的用电量减少10%~25%。

当然不止省电费,主要还是充电快!具体有多快呢?以小米10氮化镓充电为例,它可在45min内为小米10 Pro充电100%,为iPhone 11充电100%的时间是1h50min,比5W原装充电器快了约50%。

③ 易散热。GaN与第一代半导体Si和第二代半导体GaAs相比,GaN的禁带宽度大、零界击穿电场强度大、导热系数更高。

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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,有利于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。

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④ 兼容好。根据公开的数据,小米GaN充电器可以智能识别输出电流,兼容大多数Type-C型智能手机、笔记本电脑、平板电脑、新潮游戏设备,包括全系iPhone、Switch以及众多品牌的笔电。

目前市面上的充电器运用最广泛的半导体材料还是硅(Si),比如你手边的苹果充电器或者华为充电器等等。但硅已经快被人类运用到极限了,所以氮化镓作为硅的三代半导体材料,开始逐步应用在大部分的电子器件上。

氮化镓刺激功率半导体市场繁荣

氮化镓领域的投资机会将呈现由点到面,多领域相互促进的态势。第一层,GaN充电器已经走进消费电子,将迎来快速爆发;第二层,疫情过后,国内市场5GSub-6GHz基站建设需求加速回补,美国市场5G毫米波建设如期推进,全球5G基站建设将刺激射频GaN和电源GaN的应用普及;第三层,随着GaN产品在消费电子渗透率提升和5G基建刚需的带动下,成本下降,应用场景将进一步扩大到新能源汽车、激光雷达、数据中心等,从而刺激功率半导体市场繁荣。

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