什么是 GaN 氮化镓？1

对于 GaN，中文名氮化镓，我们实在是听得太多了。

这要从近两年充电器上的疯狂内卷开始说起。好像从某个时间点开始，一夜之间，GaN 就如雨后春笋般出现在了充电行业。

然后随之而来的，就是我们憧憬已久的幻想开始实现：快速充电，更快速充电。

到 2022 年的今天，功率甚至已经在突破 200 这个数字上初现端倪。

• 倍思 GaN2 氮化镓快充充电器1C 100W

这是第三代半导体材料的胜利，也是移动端充电行业的狂欢。

但对于 GaN，很多人只是有个模糊的概念，对于它实现「小体积大功率」背后的原理、以及为何能改变多行业格局其实并不清楚。

这也是本文的主旨，今天就让我们带着这些问题去一探究竟。

什么是 GaN 氮化镓？

——从分子结构看

科学解释：

GaN：

由镓（原子序数 31) 和氮（原子序数 7) 结合而来的化合物。它是拥有稳定六边形晶体结构的宽禁带半导体材料。

禁带：

是指电子从原子核轨道上脱离所需要的能量，GaN 的禁带宽度为 3.4eV，是硅的 3 倍多，所以说 GaN 拥有宽禁带特性（WBG）。

禁带宽度决定了一种材料所能承受的电场。

GaN 比传统硅材料更大的禁带宽度，使它具有非常细窄的耗尽区，从而可以开发出载流子浓度非常高的器件结构，而载流子浓度直接决定了半导体的导电能力。

**为什么 GaN **

这么受欢迎？

要回答这个问题，我们就要先回答：

GaN 有何优势？

由于 GaN 具有更小的晶体管、更短的电流路径、超低的电阻和电容等优势，GaN 充电器的运行速度，比传统硅器件要快 100 倍。

• 倍思 能量堆 GaN 移动电源适配器10000mAh 45W

GaN 在电力电子领域主要优势在于高效率、低损耗与高频率，GaN 材料的这一特性令其在充电器行业大放异彩。

更重要的是，GaN 相比传统的硅，可以在更小的器件空间内处理更大的电场，同时提供更快的开关速度。

此外，氮化镓比硅基半导体器件，可以在更高的温度下工作。

说人话就是：基于 GaN 功率芯片的充电器充电速度比传统硅充电器快高三倍，但尺寸和重量，甚至只有后者的一半。同时还有耐高温、低损耗等特点。

这就是为什么我们现在看到的充电器能够轻松达到 65W、100W，但同时它们的体积却并不大的原因 ，至少这在以往是难以想象的。

GaN 的优势能够带来什么？

我们把这种材料技术带来的优势分成两个层面解读：产品与行业。

对产品：

在电力电子领域，基于 GaN 材料制备的功率器件拥有更高的功率密度输出，以及更高的能量转换效率。

除此之外可以使系统小型化、轻量化，有效降低电力电子装置的体积和重量，从而极大降低系统制作及生产成本。

• 倍思 GaN3 氮化镓快充充电器 1C 30W

对行业：

相关数据表明，在低压市场，GaN 的应用潜力甚至可以占据到整个功率市场约 68% 的比重。

另一点可能是你比较意外的，那就是 GaN 技术还可以有效降低碳排放。其碳足迹比传统的硅基器件要低 10 倍。

据估计，如果全球采用硅芯片器件的数据中心，都升级为使用 GaN功率芯片器件，那全球的数据中心将减少 30-40% 的能源浪费。

这相当于节省了 100 兆瓦时太阳能和 1.25 亿吨二氧化碳排放量。

因此 GaN 的吸引力不仅仅在于性能和系统层面的能源利用率的提高。