gallium-nitride

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什么是GaN?

GaN(Gallium Nitride:氮化镓)是由Ga(镓)元素和N(氮)元素组成的化合物半导体材料。
化合物半导体是一种由两种或两种以上的元素结合在一起的半导体。
其他化合物半导体还有SiC(Silicon Carbide:碳化硅)、GaAs(Gallium Arsenide:砷化镓)和InAs(Indium Arsenide:砷化铟)等。
与Si的物理特性相比,GaN在高温工作、高速工作、工作极限电压和低功耗等方面都具有更出色的物理特性。
另外,与Si相比,GaN和SiC的带隙更宽,被称为“宽带隙半导体”。带隙越宽,可以实现的耐压能力越高。

点击查看半导体物理特性比较表 >
Electron Mobility(cm2/Vs):GaN(2DEG=2Dimensional Electron Gas) 1500~2000

什么是带隙?

电子所能具有的能量是与被称为“能级”的电子轨道(s轨道、p轨道)相对应的特定值。这个能级的范围称为“能带”。
其中,能级高的能带称为“导带”,能级低的能带称为“价带”。

另外,能带之间不允许电子存在的范围是“禁带”,导带底与价带顶之间的能级差称为“带隙”。
换句话说,带隙是电子从价带跃迁到导带所需的能量。
Si的带隙为1.12eV,SiC的带隙为3.26eV,GaN的带隙为3.5eV,其中GaN的带隙值最大。
带隙的单位是eV(电子伏特),定义是“一个电子经过1伏特的电压加速后所获得的动能”,1[eV]≒1.602×10-19[J]

当温度升高时,会发生热能导致电子从价带跃迁到导带的现象(本征激发)。
宽带隙半导体GaN和SiC需要比Si更高的热能才会发生电子跃迁。因此,GaN和SiC可以实现更高耐压。

硅原子
带隙

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