ترانزیستور نیترید گالیم (Gallium Nitride Transistor - GaN)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور نیترید گالیم (Gallium Nitride Transistor - GaN) :
ترانزیستور نیترید گالیم (GaN) یک ترانزیستور ساخته شده از نیترید گالیم، یک نیمه هادی با گاف انرژی وسیع (۳.۴ eV) است. GaN به دلیل خواص برتر خود مانند میدان شکست بحرانی بالا، تحرک الکترون بالا و سرعت اشباع بالا، برای کاربردهای توان بالا و فرکانس بالا (RF) بسیار جذاب است.
رایج ترین نوع ترانزیستور GaN، HEMT (ترانزیستور با تحرک الکترون بالا) است که از یک هتروجانکشن AlGaN/GaN برای ایجاد یک گاز الکترونی دوبعدی (2DEG) با چگالی و تحرک بالا استفاده می کند. این ساختار به دلیل قطبش خودبه خودی و پیزوالکتریک در GaN، حتی بدون دوپینگ، 2DEG با چگالی بالا (حدود
\[ 10^{13}\,cm^{-2} \]) ایجاد می کند. GaN HEMTها معمولا حالت کاهشی (Depletion-mode) هستند، اما نوع افزایشی (Enhancement-mode) نیز ساخته می شود.
\[ E_{crit} \approx 3.3\,\text{MV/cm} \quad , \quad n_s \approx 1\text{–}2\times 10^{13}\,\text{cm}^{-2} \]مزایای GaN نسبت به Si و GaAs: ولتاژ شکست بالاتر (امکان کار در ولتاژهای ۶۰۰V تا ۱۲۰۰V)، چگالی توان بالا (چند وات بر میلی متر)، و مقاومت در برابر دما و تشعشع. کاربردهای GaN: تقویت کننده های توان در ایستگاه های پایه ۵G، رادارهای نظامی (AESA)، منابع تغذیه سوئیچینگ (شارژرهای سریع)، مبدل های DC-DC در خودروهای الکتریکی، و اینورترهای صنعتی.
چالش ها: هزینه بالای زیرلایه (معمولا SiC یا سیلیکون با لایه های بافر)، قابلیت اطمینان ( trapping effects)، و نیاز به بسته بندی مناسب برای دفع حرارت. با این حال، GaN در حال تبدیل شدن به فناوری غالب برای توان بالا و فرکانس بالا است و بازار آن به سرعت در حال رشد است. نمونه های تجاری: GaN Systems، Transphorm، و Qorvo.
