由鎵(Ga)和氮(N)構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體。帶隙為3.45eV(用光的波長表示相當(dāng)于約365nm),比硅(Si)要寬3倍。利用該特性,GaN主要應(yīng)用于光元件。通過混合銦(In)和鋁(Al)調(diào)整帶隙,所獲得的LED和藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件已經(jīng)實用化。
在LED芯片制程中,GaN帶隙較寬,可產(chǎn)生藍(lán)色和綠色等波長較短的光。藍(lán)色LED和藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器,采用了在GaN中添加In形成的InGaN。除了帶隙較寬以外,GaN還具有絕緣破壞電場高、電場飽和速度快、導(dǎo)熱率高等半導(dǎo)體材料的優(yōu)異特性。另外,采用HEMT(High Electron Mobility Transistor)構(gòu)造的GaN類半導(dǎo)體元件,其載流子遷移率較高,適合用作高頻元件。原因是會產(chǎn)生名為“二維電子氣體層”的電子高速流動領(lǐng)域。而且,由于絕緣破壞電場要比Si和GaAs大,耐壓較高,可施加更高的電壓。因此,在手機(jī)基站等高頻功率放大器電路中采用GaN類HEMT的話,能夠提高電力附加效率,降低耗電。
最近,GaN作為逆變器及變壓器等電力轉(zhuǎn)換器使用的功率元件也極受期待。原因是與Si功率元件相比,GaN類功率元件可大幅降低電力損失。由于絕緣破壞電場較高,能夠通過減薄元件降低導(dǎo)通電阻,從而降低導(dǎo)通損失。
GaN類功率元件還有助于實現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換器的小型化。原因是與Si功率元件相比,GaN類功率元件能夠以高開關(guān)頻率工作,可縮小周邊部件的尺寸。另外,由于導(dǎo)熱率高,還可縮小冷卻機(jī)構(gòu)。鑒于上述優(yōu)點(diǎn),從事服務(wù)器、混合動力車和電動汽車以及白色家電業(yè)務(wù)的廠商等非常關(guān)注GaN類功率元件。據(jù)悉,2011年 GaN類功率元件將有望配備于服務(wù)器電源。