作者 Landa Culbertson, Mouser Electronics
WBG在RF中的应用
TriQuint和Cree等厂商也供应基于GaN的射频器件，它们以相似的价格在物理和性能上提供了相对于硅的关键优势。 GaN的高功率密度会带来更小的器件和系统，其主要原因是输入和输出电容得以减少，同时运行带宽得以增加。GaN的高击穿场允许更高的工作电压，也简化了阻抗匹配。 GaN器件的宽带能力提供了很宽的频率范围，以同时覆盖应用的中心频率，以及该信号的调制带宽。GaN在更高效率运行时损耗也更低。GaN垂直器件也可以具有比SiC更好的导电性，但目前实现这一点并非容易之事，因为在合理成本下缺乏均匀的GaN衬底。
在RF应用中GaN应用的重点是HEMT和MMIC器件。GaN催生了高性能的HEMT和MMIC，从而推进了高性能RF应用的发展。HEMT是一种集成了两种不同带隙材料组成的结的场效应晶体管，使它比普通晶体管的运行频率更高。如果在高频率运行时需要高增益和低噪音，这类应用最好使用HEMT器件。而MMIC则是运行于微波频率（300MHz至300GHz）的集成电路。典型的设备功能包括高频开关，微波混频，功率放大，以及低噪声放大。GaN射频器件的终端应用包括宽带放大器，雷达，电信基站，军事通信和卫星通信。
WGB在光电和照明行业中的应用
WBG材料应用在LED中已经有段历史。首次LED展示是在1907年，使用的材料是SiC；而第一代商用LED出现是在20世纪60年代到80年代，也同样基于SiC。90年代初，GaN的关键进展表明，它可以比SiC生成10到100倍的亮光。这个进展为大家带来了第一款亮度蓝光LED的问世，从此之后，固态照明产业的曙光到来，主要依赖于基于涂荧光粉的蓝色LED生成白光照明。快进到目前，我们见证了LED照明市场已经售出数十亿个LED灯，预计未来数年LED照明销售仍将迎来巨大增长。 到2018年，LED照明的销售额有望超越传统的白炽灯泡。IHS / IMS Research预测，到2020年，在发达地区，LED将占据五分之四的插座，白炽灯泡则只有2％，而节能灯则填补剩下的份额。
尽管初始成本较高，但推动它如此大规模应用的背后动力在哪？答案在于效率高，耐久性好，以及LED照明环保。显著的能源节约和较长的寿命，促使LED照明更具吸引力，并替代了基于灯丝的传统白炽灯照明。 LED照明还为CFL灯泡提供了一种无水银型替代品。白炽灯将其能量的90％转换为热量，剩下的10％转换为光。而LED将90％的能源转换光，10％则为热量。
LED还应用于照明之外的其它领域。例如，LED的高开关速度满足了电视等显示应用中的快速开启/关闭需求并达到了理想的效果。手机背光，汽车照明，航空照明，广告显示屏，交通信号，甚至手电筒则是其它的一些LED流行应用。
GaN还可以用于生成蓝色、紫色和紫外（UV）的激光二极管。蓝光播放器，投影系统，激光打印和医疗成像都是使用蓝色或紫色激光的技术。水印防伪检测，医疗器械消毒和灭菌，以及水/空气净化则是一些紫外线激光应用。
Cree，安华高科技，松下，LED ENGIN，欧司朗光电半导体，飞利浦LumiLED，是WBG LED产品的一些主要供应商，它们的产品都可以通过贸泽电子进行购买。
结论
2015年，全球半导体市场预计将达到 3280亿美元。考虑到目前的基础以及硅的限制仍存在有很多利害关系。WBG半导体已经出现并开始迁移到更好的材料，推动WBG以我们所期望的快速技术步伐向前发展。早期的器件已经在功率，RF，照明和光电领域获得了实用证明，为一些其它领域（如微控器）机会奠定了基础。
例如，松下600V的GaN微控器套件，优化了GaN晶体管，提供了业界最小、效率最高的电源控制方案。 SiC功率器件最大影响是在可再生能源应用领域，例如太阳能和风能发电系统和电网存储。由于高耐热性、尺寸和重量降低以及效率增益方面的优势，SiC和GaN功率器件预计将在汽车和运输系统获得良好应用。高性价比的GaN功率和射频器件将会出现在IT，通信，工业和消费类电子，以及将大举进入更广泛的应用。GaN主导了蓝色、紫色和紫外线激光LED照明技术的发展。
需要注意的是，硅经过近60年的发展才取得了目前的成就，因此合理的看法是，WBG和其它新兴技术要取代硅仍然需要一段时间。围绕WBG半导体周围的是一片乐观情绪，但仍然存在一些其它重大的挑战，除了目前最迫切的降低成本，以及优化封装从而全面发挥WBG材料的潜能。此外，在照明领域中，随着市场饱和，LED的长寿命也提出了新挑战。如果没有持续的创新（如开发不带荧光粉的白光LED）以驱动向新产品转变，大型、昂贵的LED晶圆厂将会出现产能浪费。尽管如此，考虑到巨大的潜力，我们可以期待看到WBG半导体更广阔的前景。
贸泽电子致力于为设计师使用WBG半导体进行评估、设计和开发方面提供支持。在贸泽电子丰富的WBG半导体产品组合中可以找到SiC和GaN 的最新产品。
作者简介
Landa 来自德州达拉斯，拥有电子工程学士学位，她有十八年的电子行业从业经验，曾就职于新创企业和500强企业。
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