近年來智能手機(jī)的發(fā)展速度非常迅猛，在性能不斷提升的同時(shí)，人們也對(duì)電池續(xù)航與充電性能提出更高的要求。2019年9月，OPPO在手機(jī)廠商中首發(fā)氮化鎵充電器，隨后華為、三星紛紛推出同類產(chǎn)品，到了2020年已有10家手機(jī)廠商推出了18款氮化鎵快充，涵蓋45W，65W，90W等多種充電功率，因此具備強(qiáng)大能量的氮化鎵材料成為了人們的關(guān)注新熱點(diǎn)。

 

 

氮化鎵不是自然界的物質(zhì)，氮化鎵單晶體最初由日本名古屋大學(xué)教授赤崎勇先生的研究團(tuán)隊(duì)于1985年在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中研制成功，一開始用于制造藍(lán)色LED來提升屏幕顯示質(zhì)量，隨著時(shí)代的發(fā)展，氮化鎵更多的優(yōu)勢得到挖掘。

 

相比第一代半導(dǎo)體材料硅，氮化鎵具有禁帶寬度大、導(dǎo)通電阻低、開關(guān)頻率高等特點(diǎn)。禁帶寬度大意味著充電器能夠承載較高的電壓和溫度，因此能承受相比普通充電器更高的充電功率；導(dǎo)通電阻低就比較好理解了，可以避免充電過熱的情況發(fā)生，提升充電過程的安全性。

 

除此之外，同一臺(tái)變壓器頻率和磁通呈反比，較高的開關(guān)頻率讓變壓器線圈截面變小、匝數(shù)變少，變壓器體積也隨之縮小，而變壓器是充電器中體積最大的元器件之一，所以氮化鎵充電器能做得非常小巧輕盈，這些都為人們的數(shù)碼生活帶來更多便利。

 

《達(dá)摩院2021十大科技趨勢》中，氮化鎵、碳化硅都是C位明星，人們在網(wǎng)絡(luò)上也經(jīng)?？吹絻烧咄虺鲧R，不過兩者在應(yīng)用場景有著較大區(qū)別。

 

氮化鎵除了應(yīng)用于充電器外，主要是作為藍(lán)色LED的基礎(chǔ)材料，上文中說到的赤崎勇先生等人憑借1989年成功研制出的藍(lán)色LED榮獲2014年諾貝爾物理獎(jiǎng)。目前藍(lán)色LED被廣泛應(yīng)用于LED照明和LED顯示領(lǐng)域，前段時(shí)間廣受關(guān)注的Mini LED同樣融入了這項(xiàng)技術(shù)。

 

5G時(shí)代下氮化鎵同樣大放異彩，憑借尺寸小、效率高、功率密度大等優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用于5G基站的射頻功率放大器（PA）上，能輕松駕馭5G基站高頻率高功率的應(yīng)用場景。從目前基站方案的發(fā)展趨勢看，氮化鎵基站方案將逐步替換現(xiàn)有基于硅材料的LDMOS方案，為5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展注入新的活力。

 

 

碳化硅材料在高溫、高壓、高頻等環(huán)境下具備出色性能，舉個(gè)常見的栗子，特斯拉Model 3內(nèi)置逆變器采用了由意法半導(dǎo)體打造的碳化硅功率元件，能夠保證動(dòng)力系統(tǒng)長時(shí)間高功率輸出，提升汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性。

 

除此之外，這種材料還被應(yīng)用于電網(wǎng)、光伏、軌道交通、電動(dòng)汽車、充電樁等廣泛領(lǐng)域，同樣具備出色的發(fā)展前景。

 

總的來說，氮化鎵不僅能做到為充電器提速，同時(shí)還是屏幕顯示、5G基站等方面不可缺少的組成部分，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，其材料性能和制造工藝都將繼續(xù)獲得提升，為我們的生活帶來更多便利。