Was ist ein GaN-Ladegerät und warum möchten Sie eines?

2020-10-12
image

Galliumnitrid (GaN) -Ladegeräte waren überall zu finden CES 2020. Diese moderne Alternative zu Silizium bedeutet, dass kleinere, effizientere Ladegeräte und Power Bricks unterwegs sind. So funktioniert das.

Die Vorteile eines Galliumnitrid-Ladegeräts

GaN-Ladegeräte sind physikalisch kleiner als aktuelle Ladegeräte. Dies liegt daran, dass Galliumnitrid-Ladegeräte nicht so viele Komponenten benötigen wie Silizium-Ladegeräte. Das Material kann über die Zeit weitaus höhere Spannungen leiten als Silizium.

GaN-Ladegeräte übertragen nicht nur Strom effizienter, sondern bedeuten auch, dass weniger Energie durch Wärme verloren geht. Also fließt mehr Energie in alles, was Sie aufladen möchten. Wenn Komponenten Energie effizienter an Ihre Geräte weiterleiten, benötigen Sie im Allgemeinen weniger davon.

Infolgedessen werden GaN-Bausteine und Ladegeräte merklich kleiner, wenn sich die Technologie weiter verbreitet. Es gibt auch andere Vorteile, wie eine höhere Schaltfrequenz, die eine schnellere drahtlose Energieübertragung ermöglicht, und größere „Luftspalte“ zwischen Ladegerät und Gerät.

Gegenwärtig kosten GaN-Halbleiter im Allgemeinen mehr als die Siliziumart. Aufgrund der verbesserten Effizienz ist die Abhängigkeit von zusätzlichen Materialien wie Kühlkörpern, Filtern und Schaltungselementen jedoch geringer. Ein Hersteller schätzt die Kosteneinsparungen in diesem Bereich auf 10 bis 20 Prozent. Dies könnte sich noch weiter verbessern, sobald der wirtschaftliche Nutzen der Massenproduktion einsetzt.

Sie könnten sogar ein bisschen Geld für Ihre Stromrechnung sparen, da effizientere Ladegeräte weniger Energieverschwendung bedeuten. Erwarten Sie jedoch keine großen Veränderungen bei Geräten mit relativ geringem Stromverbrauch wie Laptops und Smartphones.

Was ist Galliumnitrid?

Galliumnitrid ist ein Halbleitermaterial, das in den 1990er Jahren durch die Herstellung von LEDs an Bedeutung gewonnen hat. Mit GaN wurden die ersten weißen LEDs, blauen Laser und vollfarbigen LED-Anzeigen erstellt, die Sie bei Tageslicht sehen konnten. In Blu-ray DVD-Playern erzeugt GaN das blaue Licht, das die Daten von der DVD liest.

Es scheint, dass GaN in vielen Bereichen bald Silizium ersetzen wird. Siliziumhersteller arbeiten seit Jahrzehnten unermüdlich an der Verbesserung von Transistoren auf Siliziumbasis. Gemäß Moores Gesetz (benannt nach dem Mitbegründer von Fairchild Semiconductor und später dem CEO von Intel, Gordon Moore), verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Siliziumschaltung etwa alle zwei Jahre.

This observation was made in 1965, and it largely rang true for the last 50 years. In 2010, though, semiconductor advancement slowed below this pace for the first time. Many analysts (and Moore himself) predict Moores Gesetz will be obsolete by 2025.

Die Produktion von GaN-Transistoren wurde 2006 hochgefahren. Durch verbesserte Herstellungsverfahren können GaN-Transistoren in denselben Anlagen wie der Siliziumtyp hergestellt werden. Dies hält die Kosten niedrig und ermutigt mehr Siliziumhersteller, stattdessen GaN zur Herstellung von Transistoren zu verwenden.

Warum ist Galliumnitrid Silizium überlegen?

Die Vorteile von GaN im Vergleich zu Silizium beruhen auf der Energieeffizienz. Als GaN Systems, ein Hersteller, der sich auf Galliumnitrid spezialisiert hat, erklärt:

„Alle Halbleitermaterialien haben eine sogenannte Bandlücke. Dies ist ein Energiebereich in einem Festkörper, in dem keine Elektronen existieren können. Einfach ausgedrückt hängt eine Bandlücke davon ab, wie gut ein festes Material Elektrizität leiten kann. Galliumnitrid hat eine Bandlücke von 3,4 eV im Vergleich zu der Bandlücke von 1,12 eV von Silizium. Die größere Bandlücke von Galliumnitrid bedeutet, dass es höhere Spannungen und höhere Temperaturen als Silizium aushalten kann. “

Efficient Power Conversion Corporation, ein weiterer GaN-Hersteller, angegeben dass GaN in der Lage ist, Elektronen 1000-mal effizienter als Silizium zu leiten und mit geringeren Herstellungskosten zu booten.

Eine höhere Bandlückeneffizienz bedeutet, dass der Strom schneller durch einen GaN-Chip fließen kann als ein Siliziumchip. Dies könnte in Zukunft zu schnelleren Verarbeitungsmöglichkeiten führen. Einfach ausgedrückt sind Chips aus GaN schneller, kleiner, energieeffizienter und (eventuell) billiger als Chips aus Silizium.

Die Ladegeräte der Zukunft

Sie werden wahrscheinlich nicht viele GaN-Ladegeräte in freier Wildbahn sehen, bis große Hardwarehersteller wie Apple und Samsung beginnen, sie in ihre neuen Computer und Smartphones aufzunehmen.

Denken Sie darüber nach - wann haben Sie das letzte Mal ein Ladegerät gekauft? Wie viele der in Ihrem Haus oder Büro angeschlossenen Ladegeräte wurden in der Vergangenheit gekauft?

Wenn Sie sich jetzt dafür entscheiden, die Ladevorteile von GaN zu nutzen, können Sie dies tun, ohne die Prämie zu zahlen, die normalerweise mit modernster Technologie verbunden ist.