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Anwendungen in der GaN-Industrie

2023-07-24

Die Anwendungsbereiche von SiC-basiertem und Si-basiertem GaN sind nicht strikt getrennt.IBei GaN-auf-SiC-Geräten sind die Kosten des SiC-Substrats relativ hoch, und mit der zunehmenden Reife der SiC-Langkristalltechnologie werden die Kosten des Geräts voraussichtlich weiter sinken und es wird in Leistungsgeräten im Bereich der Leistungselektronik eingesetzt.

 

GaN im HF-Markt

Derzeit gibt es auf dem HF-Markt drei Hauptprozesse: den GaAs-Prozess, den Si-basierten LDMOS-Prozess (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) und den GaN-Prozess. Die Nachteile von GaAs-Geräten und LDMOS-Geräten sind: Es gibt eine Grenze für die Betriebsfrequenz, wobei die maximale effektive Frequenz unter 3 GHz liegt.

 

GaN schließt die Lücke zwischen GaAs- und Si-basierten LDMOS-Technologien und kombiniert die Leistungsverarbeitungsfähigkeit von Si-basierten LDMOS mit der Hochfrequenzleistung von GaAs. GaAs wird hauptsächlich in kleinen Basisstationen verwendet, und mit der Reduzierung der GaN-Kosten wird erwartet, dass GaN aufgrund seiner Hochleistungs-, Hochfrequenz- und Effizienzeigenschaften einen Teil des PA-Marktes für kleine Basisstationen einnehmen wird und ein Muster bildet, das gemeinsam von GaAs PA und GaN dominiert wird.

 

GaN in Leistungsgeräteanwendungen

DAufgrund der enthaltenen Struktur kann die Hochgeschwindigkeitsleistung des zweidimensionalen Elektronengases mit Heteroübergang realisiert werden. GaN-Geräte haben im Vergleich zu SiC-Geräten eine höhere Betriebsfrequenz und können niedrigeren Spannungen standhalten als SiC-Geräte. Daher eignen sich leistungselektronische GaN-Geräte besser für hochfrequente, kleine Volumina, kostenempfindliche und geringe Leistungsanforderungen im Stromversorgungsbereich, z. B. leichte Netzteile für Unterhaltungselektronik, ultraleichte Netzteile für Drohnen, drahtlose Ladegeräte usw.

 

Derzeit ist das Schnellladen das Hauptschlachtfeld von GaN. Der Automobilbereich ist eines der wichtigsten Anwendungsszenarien für GaN-Leistungsgeräte, die in Automobil-DC/DC-Wandlern, DC/AC-Wechselrichtern, AC/DC-Gleichrichtern und OBCs (On-Board-Ladegeräten) eingesetzt werden können. GaN-Leistungsgeräte verfügen über einen niedrigen Einschaltwiderstand, eine schnelle Schaltgeschwindigkeit, eine höhere Leistungsdichte und eine höhere Energieumwandlungseffizienz, was nicht nur Leistungsverluste und Energieeinsparungen reduziert, sondern auch eine Systemminiaturisierung ermöglicht. Dadurch werden nicht nur Leistungsverluste reduziert und Energie gespart, sondern auch das System miniaturisiert und leichter, wodurch Größe und Gewicht leistungselektronischer Geräte effektiv reduziert werden.