氮化镓的设计作用

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在产品设计上，使用氮化镓器件可以实现多项成本优势。虽然往往认为氮化镓费用高，但当您知道如何以及为何使用氮化镓后，氮化镓却可降低成本。在使用氮化镓时，您可以降低以下三项主要成本：


✓        开发成本：提高系统开发的速度，降低风险，同时提高性能和减少尺寸。氮化镓还可以减少功率和热设计等系统其他方面的要求。 氮化镓的适当使用可以降低射频电路设计的复杂 。


✓        购置成本：购置成本的因素是高功率放大器中氮化镓器件每瓦功率成本的降低。不过，由于电路组件及其尺寸的减少还影响到功率供应、分配和热设计等因素，因此还可能在系统层面上更多地降低成本。 氮化镓组件可以降低射频子系统的成本，最为明显。
            
✓        运行成本：使用寿命上实现。使用氮化镓组件设计的系统在能耗、重量、尺寸和维护上的要求都有降低。虽然设计人员为获得更高的功能等级，可能增加尺寸、重量、维护和求，但是这种权衡处于系统设计人员的完全控制之下。对于基于氮化镓的产品，最终成本优势在系统的/或能源成本要电路和系统设计人员在决定使用氮化镓器件时，必须考虑各种因素。


降低了供电电流和功率损耗


氮化镓可在更高的偏置电压下工作，这在系统别提供了多种优势。在功率等级保持不变的情况下，工作电压越高，电路的电流同比降低。子系统和电路级电路所需电流的降低还降低了整个系统的供电分配，从而提高了系统效率。该损耗的最小化（转化成热量）降低了热设计难度。最终结果：氮化镓提高了尺寸、重量和功率在系统层面上的权衡度。
         
减少了半导体的升温


半导体对温度的敏感性不足为怪。如果温度过高，工作可靠性可能降低。如果温度变化过高，所需功能的保持将变得更加困难。半导体的最大温度和温度范围都必须控制在电路和系统范围内。这种热设计功能在电路和系统设计中极为重要。


在高功率射频系统，热设计更加重要，这是因为从本质上讲，功率损耗越大，生成的热量越多。为确保工作可靠性，半导体沟道的温度 (Tch) 必须保持足够低。氮化镓在保持足够低温和正常工作上提供了几个独特优势。


最为重要的是，与砷化镓或硅相比，氮化镓可在更高温度下保证可靠运行。对于给定的温度参数出镓的可靠性。对于 50  100 摄氏度。图万小时 1-1  MTTF所示为阿伦尼乌斯图，其中比较了砷化镓和氮化 T，氮化镓的工作温度ch，氮化镓可提供高出几个量级的寿命。例如， Tch 可以比砷化镓轻易高





碳化硅是氮化镓射频功率器件的首选衬底。碳化硅提供的导热性远高于砷化镓或硅衬底。较高的导热性降低了衬底的温度上升幅度。由于导热性的改善，高功率晶体管可以设计较小的裸片尺寸。高功率砷化镓放大器使用的常规热设计往往遭到抛弃⸺砷化镓衬底的导热性远低于焊接剂或封装基底。在砷化镓器件中，最大的升温来自器件本身。


碳化硅的导热性大于焊接剂和多数封装基底材料，因此多数升温往往位于裸片贴装、封装基底和封装基底的散热片接口。    上级总成和子系统的热设计。氮化镓虽然可以实现有效的热设计，但为实现这一点，它对产品设计有着不同的需求。建议利用更高且安全的温度参数为准确计算和控制高功率氮化镓组件的温度参数 Tch。Tch，要尤其注意提高效率，减少尺寸。


在半导体器件层面上，氮化镓可以极大提高效率和显著减少尺寸。这个优势是首先、也是最容易认识到的。更要注意的是在系统层面上的显著改善。多个因素都可改善系统的射频效率：


功率添加效率体管的功率添加效率是一个主要的、也是人们了解最多的方面。在的砷化镓器件，在超过硅。 10 GHz  PAE以上，氮化镓的功率添加效率要超过同样尺寸 1 GHz ：在射频电路的整体效率改善上，氮化镓晶以上，氮化镓的功率添加效率也要合成相位相干性的保持。


场效应管的单元尺寸：在相同频率下，氮化镓器件的率密度（”单位周长的功率）通常比砷化镓单元高五倍，这使得氮化镓的输出功率等级比砷化镓高五倍。简而言之，您使用五分之一尺寸的氮化镓晶体管，就可获得与砷化镓晶体管相同的功率输出。尺寸才重要！最大可用单元尺寸取决于晶体管周边功率合成功能。氮化镓可让您合成少量晶体管，产生较低的功率损耗和形成较小的电路。在射频放大器中，通过减少输出合成和匹配网络的损耗，可以直接提高效率。通过在高功率应用中使用氮化镓，可以同时提高合成网络和匹配网络。

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