氮化镓和砷化镓的区别
氮化镓和砷化镓的区别
砷化镓 砷化镓（gallium arsenide），化学式 GaAs。黑灰色固体，熔点1238℃。它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不被非氧化性的酸侵蚀。
砷化镓是一种重要的半导体材料。属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏。砷化镓是半导体材料中，兼具多方面优点的材料,但用它制作的晶体三极管的放大倍数小，导热性差，不适宜制作大功率器件。虽然砷化镓具有优越的性能，但由于它在高温下分解，故要生产理想化学配比的高纯的单晶材料，技术上要求比较高。
氮化镓 氮化镓，分子式GaN，英文名称Gallium nitride，是氮和镓的化合物，是一种直接能隙（direct bandgap）的半导体，自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿，硬度很高。氮化镓的能隙很宽，为3.4电子伏特，可以用在高功率、高速的光电元件中，例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管，可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器（Diode-pumped solid-state laser）的条件下，产生紫光（405nm）激光。
不同衬底风格的GaN：硅基、碳化硅（SiC）衬底或者金刚石衬底。
硅基氮化嫁：这种方法比另外两种良率都低，不过它的优势是可以使用全球低成本、大尺寸CMOS硅晶圆和大量射频硅代工厂。因此，它很快就会以**为竞争优势对抗现有硅和砷化镓技术，理所当然会威胁它们根深蒂固的市场。
碳化硅衬底氮化镓：这是射频氮化镓的“高端”版本，SiC衬底氮化镓可以提供最高功率级别的氮化镓产品，可提供其他出色特性，可确保其在最苛刻的环境下使用。
金刚石衬底氮化镓：将这两种东西结合在一起是很难的，但是好处也是巨大的：在世界上所有材料中工业金刚石的热导率最高（因此**能够用来散热）。使用金刚石代替硅、碳化硅、或者其他基底材料可以把金刚石高导热率优势发挥出来，可以实现非常接近芯片的有效导热面。
其次，由于GaN器件是个平面器件，与现有的Si半导体工艺兼容性强，这使其更容易与其他半导体器件集成。比如有厂商已经实现了驱动IC和GaN开关管的集成，进一步降低用户的使用门槛。
正是基于GaN的上述特性，越来越多的人看好其发展的后势。特别是在几个关键市场中，GaN都表现出了相当的渗透力。
射频（RF）领域将是GaN的主战场。氮化镓(GaN)功率半导体技术和模块式设计的进步，使得微波频率的高功率连续波(CW)和脉冲放大器成为可能。
2016年3月，雷神公司宣布其爱国者**防御**采用了最新的基于氮化镓技术的天线**。爱国者**防御**是一种陆基**防御**，可**弹道**、无人机和飞机。根据Strategy Analytics的统计，国防和航天应用占了射频氮化镓总市场规模的40%，雷达和电子战**是射频氮化镓的最大应用市场。
在电力电子领域，GaN也找到了自己的位置。通常大家认为，由于材料特性的差异，SiC适用于高于1200V以上的高电压大功率应用，而GaN器件更适合于40-1200V的高频应用，GaN 在600V/3KW 以下的应用场合更占优势，在微型逆变器、服务器、马达驱动、UPS等领域与传统的MOSFET或IGBT展开竞争，让电源产品更为轻薄、高效。同时GaN技术可以在安全的频率上实现高效的电力传输，这对硅晶体管而言，是一件艰难的工作。将GaN技术带到更高的电压和更高的频率，可以扩展无线电力传输的距离。
氮化镓和砷化镓比较 氮化镓器件提供的功率密度比砷化镓器件高十倍。由于氮化镓器件的功率密度较高，因此可以提供更大的带宽、更高的放大器增益，并且由于器件尺寸的减少，还可提高效率。 氮化镓场效应管器件的工作电压比同类砷化镓器件高五倍。由于氮化镓场效应管器件可在更高电压下工作，因此在窄带放大器设计上，设计人员可以更加方便地实施阻抗匹配。所谓 “阻抗匹配”，是指在负载的输入阻抗设计上，使得从器件到负载的功率传输最大化。 氮化镓场效应管器件提供的电流比砷化镓场效应管高二倍。由于氮化镓场效应管器件提供的电流比砷化镓场效应器件高二倍，因此氮化镓场效应器件的本征带宽能力更高。氮化镓在器件层面的热通量比太阳表面的热通量还要高五倍！“热通量”是单位面积的热量输送率。由于氮化镓是高功率密度器件，因此它在非常狭小的空间内散发热量，形成高热通量。这也是氮化镓器件的热设计如此重要的原因。碳化硅的导热性是砷化镓的六倍，是硅的三倍。碳化硅具有高导热性，这使它成为高功率密度射频应用的首选衬底。氮化镓的化学键强度是砷化镓化学键的三倍。因此，氮化镓的能隙更大，能够支持更高的电场和更高的工作电压。氮化镓—氮化铝镓结构的压电性是砷化镓—砷化铝镓结构的五倍。氮化镓器件在200 摄氏度下工作100 万小时，失效率低于0.002%。
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