Lägre förluster i transistorn – och andra fördelar med GaN-teknik

Kisel är fortfarande det vanligaste halvledarmaterialet i elektronik, men på senare tid har galliumnitrid, GaN, dykt upp alltmer i främst USB-laddare. Varför har det blivit så hett?

Redan i dag finns en uppsjö av olika USB-laddare med GaN-teknik på marknaden. Alltså elektronik som innehåller halvledaren galliumnitrid. Hur kommer det sig att tillverkare har gått över till den nya tekniken?

Läs också:
EMC och andra problem: ”Ökar beröringsströmmen”

Läs också:
Kommer GaN i laddboxar? ”Kan bli intressant för snabbladdare”

Bland fördelarna som lyfts fram är:

1. GaN-laddare blir mindre och ger högre effekt

Laddarna blir mindre och ger samtidigt högre effekt. Det är till fördel när mer kraftfulla apparater ska laddas på kortare tid. Den mindre storleken uppnås tack vare att GaN-transistorer kan slå om mellan på och av mycket snabbare än traditionella kisel-transistorer.

– Det gör det möjligt att bygga laddare med högre verkningsgrad och högre effekttäthet utan att öka storleken, säger forskaren Qin Wang på Rise avdelning för kvant- och halvledarteknik.

GaN-teknik är intressant för snabbladdare för mobiler och datorer, elbilar, laddboxar, växelriktare för solceller och telekomteknik som 5G-sändare och radioutrustning.

2. Energiförlusterna minskar med GaN-transistorer 

Energiförlusterna i transistorn blir lägre tack vare lågt motstånd mellan source (källa) och drain (avlopp), alltså där elektronerna kommer in och dit de flyter.

Förlusterna blir också lägre vid så kallad backåterhämtning, alltså när transistorn växlar från ledande till spärrande läge.

3. Mindre spillvärme med GaN-teknik

En GaN-transistor alstrar mindre spillvärme än en av kisel. Därför håller sig chipen svalare även vid hård belastning. Dock kan det jämnas ut av att produkterna krymper. Den lilla värme som alstras samlas i mindre utrymmen som då blir varma.

Att avleda värme är fortfarande viktigt, och om det lyckas är GaN-tekniken intressant för liten och högeffektiv utrustning.

Läs också:
Varningen: Korrekt elbilsladdning kan fortfarande orsaka brand