De voordelen van een GaN-oplader

GaN-laders waren overal op CES 2020. Dit hedendaagse alternatief voor silicium betekent dat er kleinere, efficiëntere laders en stroomadapters onderweg zijn. Hier leest u hoe het werkt.

GaN-laders zijn fysiek kleiner dan huidige laders. Dit komt vaak doordat galliumnitrideladers niet zoveel componenten nodig hebben als siliciumladers. Het materiaal kan veel hogere spanningen over tijd geleiden dan silicium.

GaN-laders zijn niet alleen efficiënter in het overdragen van stroom, maar dit betekent ook dat er minder energie verloren gaat aan warmte. Dus meer energie gaat naar wat u ook probeert op te laden. Wanneer componenten efficiënter zijn in het doorgeven van energie aan uw apparaten, heeft u er over het algemeen minder nodig.

Als gevolg hiervan zullen GaN-stroomadapters en -laders merkbaar kleiner zijn wanneer de technologie wijdverspreider wordt. Er zijn ook andere voordelen, zoals een betere schakelfrequentie die snellere draadloze stroomoverdracht mogelijk maakt, en grotere "luchtspleten" tussen de lader en het apparaat.

Momenteel kosten GaN-halfgeleiders over het algemeen behoorlijk wat meer dan het siliciumtype. Dankzij de verbeterde efficiëntie is er echter een verminderde afhankelijkheid van aanvullende materialen, zoals koellichamen, filters EN schakelingselementen. Eén fabrikant schat kostenbesparingen van 10 tot 20 procent op dit gebied. Dit kan nog verder verbeteren zodra het economische voordeel van grootschalige productie intreedt.

U bespaart misschien zelfs een beetje geld op uw energierekening, aangezien efficiëntere laders minder verspilde energie betekenen. Verwacht echter geen enorme verandering bij relatief laagvermogenapparaten, zoals laptops en smartphones.

Wat is Galliumnitride?
Galliumnitride is een halfgeleidermateriaal dat in de jaren negentig bekend werd door de productie van LED's. GaN werd gebruikt om de eerste witte LED's, blauwe lasers en full-color LED-displays te maken die u bij daglicht kunt zien. In Blu-ray DVD-spelers produceert GaN het blauwe licht dat de informatie van de DVD leest.

Het lijkt erop dat GaN binnenkort silicium op veel gebieden zal vervangen. Siliciumfabrikanten hebben jarenlang onvermoeibaar gewerkt om op silicium gebaseerde transistors te verbeteren. Volgens de Wet van Moore (vernoemd naar de medeoprichter van Fairchild Semiconductor en later de CEO van Intel, Gordon Moore), verdubbelt het aantal transistors in een geïntegreerd siliciumcircuit ongeveer elke twee jaar.

Deze observatie werd gedaan in 1965 en bleef grotendeels waar voor de afgelopen 50 jaar. In 2010 vertraagde de halfgeleiderontwikkeling echter voor het eerst onder dit tempo. Veel analisten (en Moore zelf) voorspellen dat de Wet van Moore tegen 2025 achterhaald zal zijn.

De productie van GaN-transistors nam in 2006 toe. Verbeterde productieprocessen betekenen dat GaN-transistors vaak in dezelfde faciliteiten kunnen worden geproduceerd als het siliciumtype. Dit houdt de kosten laag en moedigt meer siliciumfabrikanten aan om GaN te gebruiken om transistors te produceren.

Waarom is Galliumnitride superieur aan Silicium?
De voordelen van GaN vergeleken met silicium komen neer op energie-efficiëntie. Zoals GaN Systems, een fabrikant die zich richt op galliumnitride, uitlegde:

“Alle halfgeleidermaterialen hebben een zogenaamde band gap. Dit is een energieholte in een vaste stof waar geen elektronen kunnen bestaan. Simpel gezegd, een band gap verwijst naar hoe goed een vast materiaal elektriciteit kan geleiden. Galliumnitride heeft een band gap van 3,4 eV, vergeleken met 1,12 eV van silicium. De bredere band gap van galliumnitride betekent dat het hogere spanningen en betere temperaturen kan weerstaan dan silicium.”

Efficient Power Conversion Corporation, een andere GaN-fabrikant, verklaarde dat GaN in staat is om elektronen 1000 keer efficiënter te geleiden dan silicium, en bovendien met lagere productiekosten.

Een hogere band gap-efficiëntie betekent dat de stroom sneller door een GaN-chip kan gaan dan door een siliciumchip. Dit kan in de toekomst leiden tot snellere verwerkingsmogelijkheden. Simpel gezegd, chips gemaakt van GaN zullen sneller, kleiner, energiezuiniger en (uiteindelijk) goedkoper zijn dan die gemaakt van silicium.