Τα Πλεονεκτήματα ενός φορτιστή GaN

Οι φορτιστές νιτριδίου του γαλλίου (GaN) ήταν παντού στο CES 2020. Αυτή η σύγχρονη εναλλακτική λύση στο πυρίτιο σημαίνει ότι έρχονται μικρότεροι, πιο αποδοτικοί φορτιστές και τροφοδοτικά. Δείτε πώς λειτουργεί.

Οι φορτιστές GaN είναι φυσικά μικρότεροι από τους τρέχοντες φορτιστές. Αυτό συμβαίνει συχνά επειδή οι φορτιστές νιτριδίου του γαλλίου δεν απαιτούν τόσα πολλά εξαρτήματα όσο οι φορτιστές πυριτίου. Το υλικό είναι σε θέση να μεταφέρει πολύ υψηλότερες τάσεις με την πάροδο του χρόνου από το πυρίτιο.

Οι φορτιστές GaN δεν είναι μόνο πιο αποδοτικοί στη μεταφορά ρεύματος, αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι λιγότερη ενέργεια χάνεται σε θερμότητα. Έτσι, περισσότερη ενέργεια πηγαίνει σε ό,τι προσπαθείτε να φορτίσετε. Όταν τα εξαρτήματα είναι πιο αποδοτικά στη μεταφορά ενέργειας στις συσκευές σας, γενικά απαιτείτε λιγότερα από αυτά.

Ως αποτέλεσμα, τα τροφοδοτικά και οι φορτιστές GaN θα είναι αισθητά μικρότεροι όταν η τεχνολογία γίνει πιο διαδεδομένη. Υπάρχουν και άλλα οφέλη, όπως μια καλύτερη συχνότητα μεταγωγής που επιτρέπει ταχύτερη ασύρματη μεταφορά ενέργειας και μεγαλύτερα «κενά αέρα» μεταξύ του φορτιστή και της συσκευής.

Επί του παρόντος, οι ημιαγωγοί GaN κοστίζουν γενικά αρκετά όσο και ο τύπος πυριτίου. Ωστόσο, χάρη στη βελτιωμένη απόδοση, υπάρχει μειωμένη εξάρτηση από πρόσθετα υλικά, όπως ψύκτρες, φίλτρα ΚΑΙ στοιχεία κυκλώματος. Ένας κατασκευαστής εκτιμά εξοικονόμηση κόστους 10 έως 20 τοις εκατό σε αυτόν τον τομέα. Αυτό θα μπορούσε να βελτιωθεί ακόμη περισσότερο μόλις ενεργοποιηθεί το οικονομικό πλεονέκτημα της παραγωγής μεγάλης κλίμακας.

Μπορεί ακόμη και να εξοικονομήσετε λίγα χρήματα στον λογαριασμό ρεύματος, καθώς οι πιο αποδοτικοί φορτιστές σημαίνουν λιγότερη σπατάλη ενέργειας. Μην περιμένετε να δείτε μια τεράστια αλλαγή σε σχετικά χαμηλής ισχύος συσκευές, όπως φορητούς υπολογιστές και smartphones, ωστόσο.

Τι είναι το Νιτρίδιο του Γαλλίου;
Το νιτρίδιο του γαλλίου είναι ένα ημιαγωγικό υλικό που αναδείχθηκε τη δεκαετία του 1990 μέσω της κατασκευής LED. Το GaN χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία των πρώτων λευκών LED, μπλε λέιζερ και έγχρωμων οθονών LED που θα δείτε στο φως της ημέρας. Στις συσκευές αναπαραγωγής DVD Blu-ray, το GaN παράγει το μπλε φως που διαβάζει τις πληροφορίες από το DVD.

Φαίνεται ότι το GaN θα αντικαταστήσει σύντομα το πυρίτιο σε πολλούς τομείς. Οι κατασκευαστές πυριτίου έχουν εργαστεί ακούραστα για πολλά χρόνια για να βελτιώσουν τα τρανζίστορ που βασίζονται σε πυρίτιο. Σύμφωνα με τον Νόμο του Moore (που πήρε το όνομά του από τον συνιδρυτή της Fairchild Semiconductor και, αργότερα, τον διευθύνοντα σύμβουλο της Intel, Gordon Moore), ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα πυριτίου διπλασιάζεται περίπου κάθε δύο χρόνια.

Αυτή η παρατήρηση έγινε το 1965 και ίσχυε σε μεγάλο βαθμό για τα τελευταία 50 χρόνια. Το 2010, ωστόσο, η πρόοδος των ημιαγωγών επιβραδύνθηκε κάτω από αυτόν τον ρυθμό για πρώτη φορά. Πολλοί αναλυτές (και ο ίδιος ο Moore) προβλέπουν ότι ο Νόμος του Moore θα είναι ξεπερασμένος έως το 2025.

Η παραγωγή τρανζίστορ GaN αυξήθηκε το 2006. Οι βελτιωμένες διαδικασίες κατασκευής σημαίνουν ότι τα τρανζίστορ GaN μπορούν συχνά να κατασκευαστούν στις ίδιες εγκαταστάσεις με τον τύπο πυριτίου. Αυτό διατηρεί το κόστος χαμηλό και ενθαρρύνει περισσότερους κατασκευαστές πυριτίου να χρησιμοποιούν GaN για την παραγωγή τρανζίστορ αντί.

Γιατί το Νιτρίδιο του Γαλλίου είναι Ανώτερο από το Πυρίτιο;
Τα οφέλη του GaN σε σύγκριση με το πυρίτιο συνοψίζονται στην ενεργειακή απόδοση. Όπως εξήγησε η GaN Systems, μια εταιρεία κατασκευής που εστιάζει στο νιτρίδιο του γαλλίου:

“Όλα τα ημιαγωγικά υλικά έχουν αυτό που ονομάζεται ενεργειακό χάσμα. Αυτή είναι μια ενεργειακή περιοχή σε ένα στερεό όπου κανένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να υπάρξει. Απλά, το ενεργειακό χάσμα σχετίζεται με το πόσο καλά ένα στερεό υλικό μπορεί να άγει τον ηλεκτρισμό. Το νιτρίδιο του γαλλίου έχει ενεργειακό χάσμα 3,4 eV, σε σύγκριση με το 1,12 eV του πυριτίου. Το ευρύτερο ενεργειακό χάσμα του νιτριδίου του γαλλίου σημαίνει ότι μπορεί να αντέξει υψηλότερες τάσεις και καλύτερες θερμοκρασίες από το πυρίτιο.”

Η Efficient Power Conversion Corporation, μια άλλη εταιρεία κατασκευής GaN, δήλωσε ότι το GaN είναι ικανό να άγει ηλεκτρόνια 1.000 φορές πιο αποδοτικά από το πυρίτιο, και με χαμηλότερο κόστος κατασκευής, επιπλέον.

Μια υψηλότερη απόδοση ενεργειακού χάσματος σημαίνει ότι το ρεύμα μπορεί να περάσει από ένα τσιπ GaN ταχύτερα από ένα τσιπ πυριτίου. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχύτερες δυνατότητες επεξεργασίας στο μέλλον. Απλά, τα τσιπ που κατασκευάζονται από GaN θα είναι ταχύτερα, μικρότερα, πιο ενεργειακά αποδοτικά και (τελικά) φθηνότερα από αυτά που κατασκευάζονται από πυρίτιο.