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GaN集成电路功率放大器的发展与前景
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GaN集成电路技术取得了显著进步,即无与伦比的输出功率密度。?GaN集成电路能够提供超过100W输出功率和工作频率高达200GHz的电抗匹配PA、PA线性度、回退效率增强、可重构PA和分布式PA架构。
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GaN技术通过提供具有极高击穿电压(例如超过100V)的晶体管,彻底改变了宽带隙半导体行业,这使得GaN晶体管能够在高电源电压下运行,从而实现令人印象深刻的输出功率密度。
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GaN技术主要用于高功率发电,其中GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)已成为固态功率放大器(PA)的主导力量。
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GaN的早期发展始于1990年代,当时报道了许多GaN/AlGaN异质结实现的二维电子气(2DEG)。这些初步过程使用蓝宝石(A升2个欧3个)作为基板,具有低导热性的材料(32W/mK在室温下),但不适合大功率应用。
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1999年报道了第一个使用倒装芯片键合进行热管理的GaN集成电路,GaN在蓝宝石衬底上生长,并通过倒装芯片键合到AlN衬底上以改善热管理。
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GaN集成电路技术的研究和开发活动一直在三个主要方面进行:材料、器件和电路。
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在材料层面,研究了不同的衬底材料,包括蓝宝石、原生GaN、金刚石、硅(Si)和绝缘体上硅(SOI)。基板材料的评估主要基于几个因素,主要是热导率、制造成本、寄生电元件、损耗和机械强度。
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在器件层面,已经提出了许多能够在更高电源电压或更高频带下工作的GaNHEMT结构,例如T型栅极结构。此外,将晶体管的最小栅极长度缩小到100纳米以下,使得GaN电路能够在毫米波段运行。
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在电路层面,主要的发展可以归类为低损耗功率合成技术、谐波终端网络、将带通滤波器(BPF)集成到PA电路中、AM-AM和AM-PM失真的线性化技术,以及宽带均匀和非均匀分布式功率放大器。
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虽然GaN技术的主要应用是功率放大,但GaN器件的高功率处理能力、固有的高线性度和低噪声推动了其他应用。
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GaN的早期发展工艺的成功开发始于制造2DEGGaN/AlGaN异质结,GaN的特殊性能,3.4eV的宽带隙,高击穿电压,高电子迁移率和饱和速度,使其成为制造大功率和高频晶体管的有前途的材料。
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GaN自2000年初开始商用,其中分立晶体管由不同的III-V半导体产品供应商提供,采用无与伦比和内部匹配的配置,提供高达1000W的输出功率和高功率密度,~50W/mm,在高电源电压下工作,通常~50–80V甚至>1000V用于某些高功率工艺,典型PAE为50–70%,跨越以下RF频段~10GHz。
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使用GaN的主要动机是它们的高电源电压能力,这是由于工艺的高击穿电压造成的。与GaAs等对应工艺相比,这带来了许多优势,特别是对于PA电路,包括高输出功率密度、较低的电源电流、较小的寄生电容器和宽带阻抗匹配网络。
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因此需要开发能够承受更大电源电压的晶体管,然而最大电源电压受到几个因素的限制,包括晶体管的结构和尺寸以及物理效应,例如GaN击穿电场(3MV/cm)。
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衬底材料对GaN工艺的热、电和成本特性有重大影响,基板性能通常根据热导率、制造成本、电寄生元件、损耗和机械稳健性进行评估,目前SiC是GaN工艺中最流行的衬底。
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SiC提供490W/m的出色导热率K允许高功率耗散并防止自热效应,SiC还具有低衬底损耗的特点,这对于高频和高速电路尤为重要,Si是另一种流行的用于GaN工艺的衬底材料,主要是因为它具有较低的成本和与CMOS工艺进行异质集成的机会。
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在典型的GaNPA中,通常组合多个晶体管以实现所需的高输出功率水平。
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驱动级也可以包括多个晶体管以提供驱动输出级所需的输出功率,输出匹配网络为输出级晶体管提供最佳负载阻抗ZL,同时组合它们的输出信号并传送到负载电阻R大号。
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谐波终端网络可以调整晶体管的漏极电流和电压波形,以实现特定的高效操作等级(例如,E级、F级)。一个实际的实施挑战是谐波终端网络[51]的窄带宽,这增加了它们对过程变化和寄生组件的敏感性。
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引入宽带谐波匹配网络来缓解这个问题,但以降低效率为代价,此外,可以将带通滤波器(BPF)嵌入到匹配网络中以抑制谐波和带外发射。
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GaN受到软增益压缩的影响,其中器件在低功率水平(例如,比1-dB压缩点低10dB)时表现出非线性,这种行为导致GaNPA的AM-AM和AM-PM失真增加。
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此外,增加调制信号的带宽会导致更高的误差矢量幅度(EVM),这是GaN荷捕获和记忆效应的结果。
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这种电路级线性化方法可以提供适度的线性性能,可以应用数字预失真(DPD)技术来满足当前5G和新一代无线通信中基站的严格线性要求。

gan的汉字

在越野圈里,吉姆尼算不算顶级大咖。但在越野改装圈里,吉姆尼绝对能甩“大哥们”几条街。琳琅满目的改装样式,几乎每隔一段时间就能让其客串一下网红,这次在意大利都灵汽车展上,铃木吉姆尼 Gan特别版再次受到全球越野车迷的礼遇。

虽然铃木退出中国市场,但吉姆尼的名字越来越香。不仅是因为新一代车型在全球销量大放异彩,也有其自身的设计优势。自1970年第一代铃木吉姆尼问世到现在,这款车已经有49年的历史了。虽然动力不够强大,但凭借灵巧的车身、坚固的井式底盘、出色的四驱系统,吉姆尼向来深受越野爱好者的喜爱。一些时候,普拉多、牧马人走不过的路它能,关键价格还不贵。

更重要的是吉姆尼的可玩性极高,比如新一代吉姆尼自2018年发布以来,便吸引了一众“豪华”改装品牌为其推出改装套件。比如为超跑打造宽体的改装厂家Liberty Walk便推出一套以奔驰G63为原型的吉姆尼改装套件,并将其命名为“G mini”;还有日本奢华改装品牌WALD版本的吉姆尼Black Bison Edition,浓郁的暗黑VIP风,煞气逼人;还有DAMD改装品牌打造的吉姆尼Little D,神似路虎卫士。就连日本大学生都不放过这款车,比如由NATS学生改装的大脚版吉姆尼也独具一格。

吉姆尼百变的面孔让其在在改装圈颇受追捧,别说知名的改装公司推出的作品,就是吉姆尼推出的官方改装版也让人欲罢不能。比如这款铃木在意大利市场推出的原厂高性能版吉姆尼Gan车型。

作为高性能版车型,铃木吉姆尼Gan保持了与普通版吉姆尼一致的设计,只是在引擎盖以及车身拉花上有所不同,内部座椅采用了Alcantara皮革以增加质感。车身几个部位上大大的“顽”字赫然在目,其实在日本用汉字做车身拉花的很常见,比如说“魂”“恶”等,而吉姆尼的“顽”字命名取自日文的“Gan”,日文代表的是“顽”,意思是强而硬,这很符合吉姆尼顽皮而又强硬的性格。其实中国的改装店应该学一下如何使用汉字书法作为改装设计元素,事实上到现在为止还没见过运用很好的案例。

作为一辆以极致越野为诉求的改装作品,吉姆尼Gan重点的性能提升来自于底盘的升级。整套底盘升级的套件源自于名为Zanfi的改装,离地间隙提升了100毫米,使它的最小离地间隙达到了310毫米。底盘的悬挂举升套件均采用红色的喷涂,弹簧则采用绿色的涂装方案。为了应对更大的离地间隙,弹簧、避震器、连杆也重新进行设计,以进一步释放悬挂行程。

为了解决暴露的机械部件安全问题,在底盘防护方面,吉姆尼Gan针对变速箱、分动箱和发动机舱都加装了钢质材料防护。传动轴以及后差速器盖也进行了强化和加固。另外其在后轮增加了30mm的法兰盘,使得吉姆尼Gan可以满足更大尺寸的轮胎安装,而此车采用的是百路驰235/75的AT胎,同时加宽的轮距也能够有效的提升车辆的稳定性。

目前吉姆尼Gan的售价尚未公布,不过从国外的信息看,吉姆尼Gan可能要比普通版多上万欧元,加上配件安装,可能会更多。可惜的是目前全球许多市场吉姆尼卖到无车可交,就连新一代吉姆尼还没有官方渠道引进国内,网友更是叫苦平行进口市场上牌的事情很难搞定,更别说这款可能限量生产的特别版车型了。

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gan氮化镓充电器

GaN氮化镓是一种广为看好的新型半导体材料,具有超强的导热效率、耐高温和耐酸碱等优点,是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。氮化镓和碳化硅,是继第一代硅/锗、第二代砷化镓/锑化铟之后的第三代半导体材料。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的典型代表,相较于前两代半导体材料,禁带宽度更宽,具有更高的临界击穿电场,更大的饱和电子速率和更小的介电常数,能够承受更高的工作电压,适合更高频率,可实现更高的功率密度,同时耐高温、耐腐蚀、抗辐射等性能优异,在多项性能上能够实现对第二代半导体材料(GaAs、InP 等)性能极限的突破。实现230w是完全可以没有问题的,当然是真的