氮化镓(GaN)HEMT能否成为传统硅(si)的替代品?

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在能源效率和微型化方面，传统的硅设备存在一定的局限性。氮化镓(GaN)晶体管，尤其是高电子迁移率晶体管(HEMT)，代表了一种革命性的替代方案，由于其高性能和高效率，能够为电力电子学开辟新的维度。

高电子迁移率晶体管(HEMT)在大规模生产的电力开关设备中相对较新。与传统掺杂硅的设备不同，HEMT是异质结设备，由具有不同带隙电压的两种半导体材料构成。HEMT在1990年代末和2000年代初首次得到展示，它们使用独特的能带图，导致在未掺杂的低带隙材料中形成主要电子载流子的概念气体。该结构使得由于缺乏散射的掺杂原子而能够在极高频率下运行。HEMT的具体特性依赖于构成材料，可以针对更高频率或更高功率应用进行调整。例如，图1所示的氮化镓HEMT特别适合用于电压转换器应用和其他高功率开关拓扑，因其具备极低的导通电阻。

图1