Ahmad Bahai，德州仪器(TI)公司首席技能官
咱们能够幻想一下：当你驾驭着电动汽车行进在马路上，电动车充电设备的充电功率能够到达你现在所用充电功率的两倍;仅有一半巨细的电机驱动比现在运用的功率更高;笔记本电脑电源适配器小到能够放进口袋。
电子设备的未来取决于电源办理立异。
或许想象一下：每个简略的互联网查找查询运用的电力足以灼烧一个60瓦灯泡约17秒。现在乘上每天产生的数十亿次的查询，便能够取得数十亿千瓦时的能耗。
更有效地办理动力并占用更小空间，所面对的应战一点点没有削弱。氮化镓(GaN)等新技能有望大幅改善电源办理、发电和功率输出的诸多方面。估计到2030年，电力电子范畴将办理大约80%的动力，而2005年这一份额仅为30%1。这相当于30亿千瓦时以上的节能。这些电力足认为30多万个家庭供给一年的电量。
任何能够直接从电网取得电力的设备(从智能手机充电器到数据中心)，或任何能够处理高达数百伏高电压的设备，均可获益于氮化镓等技能，然后进步电源办理体系的功率和规划。(白皮书下载：GaN将能效进步到一个新的水平。)
寻觅抱负开关
任何电源办理体系的中心是开关，能够翻开和封闭电源。它就像墙上的照明开关相同，可是速度会数百万倍地快，尺度会数百万倍地小。功率(低损耗)、牢靠性、集成度和可担负性是半导体电源开关的要害特点。
咱们不断地寻觅抱负的开关。抱负的开关能够以很少“导通”电阻来导通电流，并在尽可能少的漏电流的情况下阻断电流，一同阻断关断状态下其端子上的显着电压。较高的开关频率也意味着工程师能够规划出更小的全体功率改换处理方案。最重要的是，半导体开关有必要牢靠且能够经济高效地制作。
几十年来，硅电源开关的成效、开关速度和牢靠性都在不断进步。这些器材已成功处理低电压(低于100伏)或高电压容差(IGBT和超结器材)中的功率和开关频率问题。但是，因为硅的约束，因而无法在单个硅功率FET中供给所有这些功用。宽带隙功率晶体管(如GaN和碳化硅(SiC))有望在高压和高开关频率条件下供给高功率功率，然后远远逾越硅MOSFET产品。
GaN可认为您做什么
依据运用的不同，高功率的高频开关能够将功率模块的尺度缩小3至10倍，但需求优化驱动器和操控器拓扑。图腾柱AC/DC转化器是一种不适用于硅片的拓扑结构，可获益于GaN的低导通电阻、快速开关和低输出%&&&&&%，然后供给三倍高的功率密度。比如零电压和零电流开关这样的谐振架构能够削减开关损耗并进步全体功率，也能够获益于GaN的杰出开关特性。
许多运用需求从相对较高电压(几百伏)到低电压的功率转化以供电电路元件(如处理器)。具有高输入至输出电压比的开关形式功率转化器的功率较低。这些电源办理模块一般触及多个转化阶段。从中心的54/48伏总线直接转化到处理器内核电压能够下降本钱并进步功率。氮化镓凭仗其共同的开关特性，成为直接转化架构的强有力候选者。现在正在研讨数据中心运用服务器电源办理的直接转化。
此外，自动驾驭车辆激光雷达驱动器、无线充电和5G基站中的高效功率放大器包络线盯梢等运用可从GaN技能的功率和快速切换中获益。
GaN功率器材的传导损耗下降，并伴随着更高的开关频率，然后导致更高的功率密度。但热办理和寄生效应无法缩放!在更小的体积中会集更多的功率为散热和封装带来新的应战。较小的模面面积约束了传统封装技能的功率。三维散热是GaN封装的一个很有远景的挑选。
日子更环保
为了打破本钱和大规划选用周期，一种新式功率半导体技能需求处理最有目共睹运用中现有设备的一些缺陷。氮化镓为功率调理的开展发明了时机，使其在高电压运用中的奉献远远逾越硅资料。用于工业电机驱动或并网储能体系的逆变器能够极大地获益于GaN器材供给的更高密度。
GaN还供给其他共同的未开发特性，可认为未来的电源办理供给新的价值和时机。与典型的PN结MOSFET不同，GaN器材的双向结构能够运用双栅结构操控电流。用于电机驱动的矩阵转化器能够经过运用双向设备潜在地削减开关的数量。此外，氮化镓器材能够在比硅器材更高的温度下作业，这使其成为许多抢手运用(如集成电机驱动)的有吸引力的挑选。
GaN等突破性技能的长时刻影响是明显的：较低的功率损耗意味着咱们不需求许多新发电厂来满意日益增长的电力需求。更高的功率密度意味着更多的集成。电池供电电路(例如电动车辆、无人机和机器人中的电路)能够更高效地运转更长时刻。数据中心将更有效地运作，运用其数以千计的服务器协助咱们与朋友和搭档联络。咱们将能够过上愈加环保的日子。
更多资源：
检查TI的GaN处理方案组合。
请阅览咱们的新白皮书：GaN将能效进步到一个新的水平
阅览咱们关于GaN和SiC功率工艺的白皮书：GaN和SiC能够进步电源的功率功率
请阅览：运用集成驱动器优化GaN功能。
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1-分布式动力体系和输配电运用的电力电子技能，ORNL，2005年
英文原版：https://e2e.ti.com/blogs_/b/thinkinnovate/archive/2018/03/27/gallium-nitride-innovations-promise-to-improve-the-efficiency-and-size-of-power-management-systems
