什麼是GaN?
GaN(Gallium Nitride:氮化鎵)是由Ga(鎵)元素和N(氮)元素組成的化合物半導體材料。
化合物半導體是一種由兩種或兩種以上的元素結合在一起的半導體。
其他化合物半導體還有SiC(Silicon Carbide:碳化矽)、GaAs(Gallium Arsenide:砷化鎵)和InAs(Indium Arsenide:砷化銦)等。
與Si的物理特性相比,GaN在高溫工作、高速工作、工作極限電壓和低功耗等方面都具有更出色的物理特性。
另外,與Si相比,GaN和SiC的能隙更寬,被稱為“寬能隙半導體”。能隙越寬,可以實現的耐壓能力越高。
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Electron Mobility(cm2/Vs):GaN(2DEG=2Dimensional Electron Gas) 1500~2000
什麼是能隙?
電子所能具有的能量是與被稱為“能級”的電子軌道(s軌道、p軌道)相對應的特定值。這個能級的範圍稱為“能帶”。
其中,能級高的能帶稱為“導帶”,能級低的能帶稱為“價帶”。
另外,能帶之間不允許電子存在的範圍是“禁帶”,導帶底與價帶頂之間的能級差稱為“能隙”。
換句話說,能隙是電子從價帶遷移到導帶所需的能量。
Si的能隙為1.12eV,SiC的能隙為3.26eV,GaN的能隙為3.5eV,其中GaN的能隙值最大。
能隙的單位是eV(電子伏特),定義是“一個電子經過1伏特的電壓加速後所獲得的動能”,1[eV]≒1.602×10-19[J]
當溫度升高時,會發生熱能導致電子從價帶遷移到導帶的現象(意料之外)。
寬頻隙半導體GaN和SiC需要比Si更高的熱能才會發生電子遷移。因此,GaN和SiC可以實現更高耐壓。