氮化镓与硅
关键的外卖
氮化镓和硅是半导体器件的两个突出的材料。
GaN设备有良好的热与电特性的能力优于硅设备的性能和效率。
模拟和分析工具可以帮助设计师分析每个材料的属性,方便的选择更好的半导体器件性能的理想选择。
推动可靠和有效电子已要求制造商调查多个材料选择当制造半导体技术。材料的选择对性能有很大的影响,功能,集成电路(IC)的效率。理想的材料应满足所需的电和热性能,集成功能,处理功率密度,以及更多,这取决于应用程序的电子设备。
多年来一直控制半导体工业硅以其优异的化学性质,稳定性和可靠性的支持。然而,近年来,制造商也在专注于氮化镓专用应用程序。在本文中,我们将比较氮化镓与硅和探索的好处都在塑造未来的半导体技术。
氮化镓与硅
硅
硅半导体行业的主导材料,已经被证明是有利的丰度和多样性。硅提供了优良的导电性和热稳定性,可以可靠地应用于微处理器、内存芯片和集成电路。高温热稳定性允许硅操作在应用程序散热可以是一个关心退化。属性如导电性可以控制通过添加杂质通过掺杂等过程,使硅函数作为导体和绝缘体。
尽管好处,随着技术进步和需求力量增加,硅面临功能限制。氮化镓的替代选项。
氮化镓
氮化镓、氮化镓高击穿电压,它可以处理电压高于硅经历一个电击穿。这意味着GaN-based设备可以在更高的功率不影响性能。此外,氮化镓高电子迁移率,使faster-switching速度和减少能源损失相比,硅。甘在更高的温度也具有可操作性,使材料应用的理想选择热管理是一个严重的挑战。
氮化镓与硅 |
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属性 |
氮化镓 |
硅 |
100 - 180 W /该调查 |
150 - 200 W /该调查 |
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电子迁移率 |
800 - 2000 cm2 / Vs |
1500 cm2 / Vs |
击穿电压 |
600 - 1200 V /μm |
600 - 900 V /μm |
能带 |
3.4电动汽车 |
1.1电动汽车 |
功率密度 |
高 |
低 |
开关速度 |
快 |
慢 |
如上表所示,GaN设备比硅设备在性能和效率方面,定位为电子行业的游戏规则的改变者。高功率处理能力让他们适用于电动汽车,数据中心,可再生能源系统等。
制造的兼容性:氮化镓与硅
尽管氮化镓的更好的性能,它还不能作为替代硅。首先,大量的硅现成的和具有成本效益的大规模生产。也被用于半导体硅几十年来,发展几十年的知识,专业知识,与广泛的制造能力和基础设施。硅基半导体的兼容性与现有的制造能力减少了所需要求主要的投资,否则可能会为GaN-based设备开发新的基础设施。
选择理想的材料选择
尽管硅的主要材料,氮化镓半导体产业正在成为一个强大的竞争者。这两个材料都提供了不同程度的性能和效率;因此,他们的选择应该基于热稳定性、电气性能,应用程序和其他要求。
工具,如快板X节奏也可以帮助选择氮化镓与硅之间的协助先进的仿真和分析功能。通过模拟电、热物理特性,系统设计者可以比较两种材料的性能。通过评估不同的设计参数,优化设计要求为GaN和硅设备可以被识别。通过有价值的深入了解设备的性能,设计者可以选择最接近的材料符合设计目标。
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