氮化鎵（GaN）是一種非常堅硬且機械性能非常穩定的寬禁帶半導體材料。由于具有更高的擊穿強度、更快的開關速度、更高的熱導率和更低的導通電阻，GaN基功率器件明顯優于硅基器件。
GaN晶體可以在各種襯底上生長，包括藍寶石、碳化硅（SiC）和硅（Si）。在硅上生長氮化鎵外延層，可以利用現有的硅制造基礎設施，消除了對高成本的特定生產設施的需要，并以低成本使用大直徑硅芯片。
氮化鎵用于制造半導體功率器件，也可用于制造射頻元件和發光二極管(LED)。Keep Tops的氮化鎵技術顯示其可在功率轉換、射頻和模擬應用中取代硅基半導體技術。

什么是高電子遷移率晶體管
使用二維電子氣(2 DEG)，由兩種不同帶隙材料之間的結組成。與同等的基于硅的解決方案相比，GaN基HE MT的開關速度更快，具有更高的熱導率和更低的導通電阻，允許GaN晶體管和集成電路用于電路，以提高效率、縮小尺寸并降低各種電源轉換系統的成本。
一百多年前，在電子時代的黎明，電源設計工程師努力尋找理想的開關，一種能夠實現快速、高效功率轉換的開關，將原始電能轉換成可控的、有用的流動電子。首先是真空管技術。
而，由于其產生大量熱量而導致的能量效率較低，而且體積大、成本高，限制了它的應用。然后在20世紀50年代，晶體管被廣泛使用。它的小體積和高效率使它成為工業界的“圣杯”，它迅速取代了真空管，同時推動了巨大的、全新的市場發展，這是真空管技術所不能實現的。

硅基晶體管與電子時代的到來
硅很快成為制造半導體晶體管的首選材料。這不僅是因為其固有的優越的電氣特性，而且還因為它的生產成本比真空管。此后，在20世紀70年代和80年代，硅基晶體管和隨后的集成電路發展迅速。
摩爾定律認為，晶體管的性能可以在18個月左右的時間內提高一倍，與此同時，它們的制造成本也會隨之降低，推動業界不斷推出性能更高、成本更低的新產品，深受客戶歡迎。功率轉換中，硅基功率MOSFET器件實踐了這一規律，成為硅基晶體管蓬勃發展的主要因素。
像真空管技術一樣，硅基功率MOSFET已經被推到了極限——以實現更高的性能和更低的價格。幸運的是，市場繼續要求理想的開關具有極快的開關，無電阻，更低的成本等優點，新材料推出，可以使高性能的功率轉換晶體管和集成電路。

氮化鎵方案

氮化鎵半導體的快速發展
把電子性能帶到另一個更高水平和恢復摩爾定律的主要候選材料是氮化鎵材料。已經證明，GaN器件的電子傳導效率是硅基器件的1000倍，同時制造成本低于硅基器件。硅基器件的技術發展已經到了極限，一種性能更高的新型半導體材料正在興起——氮化鎵材料。

氮化鎵器件的工作原理
氮化鎵是一種寬帶隙半導體，用于高效率功率晶體管和集成電路。氮化鋁鎵（AlGaN）的薄層生長在GaN晶體的頂部上，并在界面處施加應力，導致在二維電子氣（2DEG）。2DEG用于在電場作用下有效地傳導電子。
2 DEG具有很高的導電性，部分原因是由于電子在界面處被困在非常精細的區域，從而使電子的遷移率從無應力作用前的1000 cm2/V S增加到2 DEG區的1500~1500。2000平方厘米/V·s。
與硅基解決方案相比，GaN晶體管和集成電路的高電子遷移率可實現更高的擊穿強度、更快的開關速度、更高的熱導率和更低的導通電阻。

審核編輯 黃宇