WBG在RF中的應用

TriQuint和Cree等廠商也供應基于GaN的射頻器件，它們以相似的價格在物理和性能上提供了相對于硅的關鍵優勢。GaN的高功率密度會帶來更小的器件和系統，其主要原因是輸入和輸出電容得以減少，同時運行帶寬得以增加。GaN的高擊穿場允許更高的工作電壓，也簡化了阻抗匹配。GaN器件的寬帶能力提供了很寬的頻率范圍，以同時覆蓋應用的中心頻率，以及該信號的調制帶寬。GaN在更高效率運行時損耗也更低。GaN垂直器件也可以具有比SiC更好的導電性，但目前實現這一點并非容易之事，因為在合理成本下缺乏均勻的GaN襯底。

在RF應用中GaN應用的重點是HEMT和MMIC器件。GaN催生了高性能的HEMT和MMIC，從而推進了高性能RF應用的發展。HEMT是一種集成了兩種不同帶隙材料組成的結的場效應晶體管，使它比普通晶體管的運行頻率更高。如果在高頻率運行時需要高增益和低噪音，這類應用最好使用HEMT器件。而MMIC則是運行于微波頻率（300MHz至300GHz）的集成電路。典型的設備功能包括高頻開關，微波混頻，功率放大，以及低噪聲放大。GaN射頻器件的終端應用包括寬帶放大器，雷達，電信基站，軍事通信和衛星通信。

WGB在光電和照明行業中的應用

WBG材料應用在LED中已經有段歷史。首次LED展示是在1907年，使用的材料是SiC；而第一代商用LED出現是在20世紀60年代到80年代，也同樣基于SiC。90年代初，GaN的關鍵進展表明，它可以比SiC生成10到100倍的亮光。這個進展為大家帶來了第一款亮度藍光LED的問世，從此之后，固態照明產業的曙光到來，主要依賴于基于涂熒光粉的藍色LED生成白光照明。快進到目前，我們見證了LED照明市場已經售出數十億個LED燈，預計未來數年LED照明銷售仍將迎來巨大增長。 到2018年，LED照明的銷售額有望超越傳統的白熾燈泡。IHS / IMS Research預測，到2020年，在發達地區，LED將占據五分之四的插座，白熾燈泡則只有2%，而節能燈則填補剩下的份額。

盡管初始成本較高，但推動它如此大規模應用的背后動力在哪？答案在于效率高，耐久性好，以及LED照明環保。顯著的能源節約和較長的壽命，促使LED照明更具吸引力，并替代了基于燈絲的傳統白熾燈照明。LED照明還為CFL燈泡提供了一種無水銀型替代品。白熾燈將其能量的90%轉換為熱量，剩下的10%轉換為光。而LED將90%的能源轉換光，10%則為熱量。

LED還應用于照明之外的其它領域。例如，LED的高開關速度滿足了電視等顯示應用中的快速開啟/關閉需求并達到了理想的效果。手機背光，汽車照明，航空照明，廣告顯示屏，交通信號，甚至手電筒則是其它的一些LED流行應用。

GaN還可以用于生成藍色、紫色和紫外（UV）的激光二極管。藍光播放器，投影系統，激光打印和醫療成像都是使用藍色或紫色激光的技術。水印防偽檢測，醫療器械消毒和滅菌，以及水/空氣凈化則是一些紫外線激光應用。

Cree，安華高科技，松下，LED ENGIN，歐司朗光電半導體，飛利浦LumiLED，是WBG LED產品的一些主要供應商，它們的產品都可以通過貿澤電子進行購買。

結論

2015年，全球半導體市場預計將達到3280億美元。考慮到目前的基礎以及硅的限制仍存在有很多利害關系。WBG半導體已經出現并開始遷移到更好的材料，推動WBG以我們所期望的快速技術步伐向前發展。早期的器件已經在功率，RF，照明和光電領域獲得了實用證明，為一些其它領域（如微控器）機會奠定了基礎。

例如，松下600V的GaN微控器套件，優化了GaN晶體管，提供了業界最小、效率最高的電源控制方案。SiC功率器件最大影響是在可再生能源應用領域，例如太陽能和風能發電系統和電網存儲。由于高耐熱性、尺寸和重量降低以及效率增益方面的優勢，SiC和GaN功率器件預計將在汽車和運輸系統獲得良好應用。高性價比的GaN功率和射頻器件將會出現在IT，通信，工業和消費類電子，以及將大舉進入更廣泛的應用。GaN主導了藍色、紫色和紫外線激光LED照明技術的發展。

需要注意的是，硅經過近60年的發展才取得了目前的成就，因此合理的看法是，WBG和其它新興技術要取代硅仍然需要一段時間。圍繞WBG半導體周圍的是一片樂觀情緒，但仍然存在一些其它重大的挑戰，除了目前最迫切的降低成本，以及優化封裝從而全面發揮WBG材料的潛能。此外，在照明領域中，隨著市場飽和，LED的長壽命也提出了新挑戰。如果沒有持續的創新（如開發不帶熒光粉的白光LED）以驅動向新產品轉變，大型、昂貴的LED晶圓廠將會出現產能浪費。盡管如此，考慮到巨大的潛力，我們可以期待看到WBG半導體更廣闊的前景。

貿澤電子致力于為設計師使用WBG半導體進行評估、設計和開發方面提供支持。在貿澤電子豐富的WBG半導體產品組合中可以找到SiC和GaN 的最新產品。

作者：Landa Culbertson, Mouser Electronics

作者簡介

Landa 來自德州達拉斯，擁有電子工程學士學位，她有十八年的電子行業從業經驗，曾就職于新創企業和500強企業。

出處：貿澤電子公共號
微信號：mouserelectronics