Buntáistí agus Míbhuntáistí Feidhmchláir Nítríde Gailliam (GaN).

Agus an domhan ag lorg deiseanna nua i leathsheoltóirí,nítríd ghailliamleanann sé ar aghaidh ag seasamh amach mar iarrthóir ionchasach le haghaidh feidhmeanna cumhachta agus RF amach anseo. Mar sin féin, do na tairbhí go léir a chuireann sé ar fáil, tá dúshlán mór le sárú aige fós; níl aon táirgí P-cineál (P-cineál). Cén fáth a bhfuil GaN touted mar an chéad ábhar leathsheoltóra mór eile, cén fáth go bhfuil an easpa feistí P-cineál GaN ina míbhuntáiste mór, agus cad a chiallaíonn sé seo do dearaí sa todhchaí?

I leictreonaic, tá ceithre fhíric fós ann ó tháinig na chéad fheistí leictreonacha ar an margadh: ní mór dóibh a bheith chomh beag agus is féidir, chomh saor agus is féidir, an oiread cumhachta agus is féidir a sholáthar, agus an oiread cumhachta agus is féidir a úsáid. Ag cur san áireamh go mbíonn na ceanglais seo ag teacht salach ar a chéile go minic, is beag an bhrionglóid é an gléas leictreonach foirfe a chruthú a fhéadfaidh na ceithre riachtanas seo a chomhlíonadh, ach níor chuir sé sin stop ar innealtóirí gach rud is féidir leo a dhéanamh chun é a dhéanamh.

Agus na ceithre threoirphrionsabal seo á n-úsáid, d’éirigh le hinnealtóirí tascanna éagsúla a bhfuil cuma dodhéanta orthu a bhaint amach, le ríomhairí ag crapadh ó ghléasanna seomra-mhéid go sliseanna níos lú ná gráin ríse, fóin chliste a cheadaíonn cumarsáid gan sreang agus rochtain ar an Idirlíon, agus córais réaltachta fhíorúla. is féidir a chaitheamh anois agus a úsáid go neamhspleách ar an ríomhaire óstaigh. Mar sin féin, agus innealtóirí ag druidim le teorainneacha fisiceacha na n-ábhar a úsáidtear go coitianta ar nós sileacain, tá sé dodhéanta anois feistí a dhéanamh níos lú agus níos lú cumhachta a úsáid.

Mar thoradh air sin, tá taighdeoirí i gcónaí ag cuardach ábhair nua a d'fhéadfadh a bheith in ann ábhair chomhchoitianta den sórt sin a athsholáthar agus leanúint orthu ag soláthar feistí níos lú a ritheann níos éifeachtaí. Is ábhar amháin é nítríde Gallium (GaN) a tharraing go leor aird, i gcomparáid le sileacain, ar chúiseanna soiléire.

GaN's éifeachtacht níos fearr

Ar dtús, seolann GaN leictreachas 1,000 uair níos éifeachtaí ná sileacain, rud a ligeann dó oibriú ag sruthanna níos airde. Ciallaíonn sé seo gur féidir le feistí GaN oibriú ag cumhacht i bhfad níos airde gan mórán teasa a ghiniúint, agus mar sin is féidir iad a dhéanamh níos lú don chumhacht tugtha céanna.

Cé go bhfuil seoltacht theirmeach GaN beagán níos ísle ná seoltacht sileacain, osclaíonn a bhuntáistí bainistíochta teirmeach bealaí nua le haghaidh leictreonaic ardchumhachta. Tá sé seo thar a bheith tábhachtach d’fheidhmchláir ina bhfuil an spás ag préimh agus ní mór réitigh fhuaraithe a íoslaghdú, amhail aeraspáis agus leictreonaic feithicleach, agus cuireann cumas feistí GaN feidhmíocht a choinneáil ag teochtaí arda béim bhreise ar a gcumas feidhmchláir timpeallachta crua.

Ar an dara dul síos, ceadaíonn an bhearna bhainne níos mó de GaN (3.4eV vs. 1.1eV) é a úsáid ag voltais níos airde roimh mhiondealú tréleictreach. Mar thoradh air sin, ní hamháin go bhfuil GaN in ann níos mó cumhachta a sheachadadh, ach féadann sé é sin a dhéanamh ag voltais níos airde agus éifeachtacht níos airde á gcoimeád ag an am céanna.

Ceadaíonn an tsoghluaisteacht leictreon ard freisin GaN a úsáid ag minicíochtaí níos airde. Déanann an fachtóir seo GaN ríthábhachtach d'fheidhmchláir chumhachta RF a oibríonn go maith os cionn an raon GHz (rud a mbíonn sileacain ag streachailt leis).

Mar sin féin, tá sileacain beagán níos fearr ná GaN i dtéarmaí seoltacht theirmeach, rud a chiallaíonn go bhfuil ceanglais theirmeach níos mó ag feistí GaN ná feistí sileacain. Mar thoradh air sin, cuireann an easpa seoltachta teirmeach teorainn leis an gcumas feistí GaN a chrapadh agus iad ag feidhmiú ag ardchumhachta (toisc go bhfuil gá le smután mór ábhar chun teas a scaipeadh).

GaN's Achilles Heel - Gan Cineál P

Tá sé iontach leathsheoltóirí a bheith ann atá in ann oibriú ag ardchumhachta ag minicíochtaí arda, ach i gcás na mbuntáistí go léir a thairgeann GaN, tá míbhuntáiste mór amháin ann a chuireann bac mór ar a chumas sileacain a athsholáthar i go leor feidhmchlár: easpa cineálacha P.

D’fhéadfaí a mhaíomh, gurb é ceann de phríomhaidhmeanna na n-ábhar nua-aimsithe seo ná éifeachtúlacht a mhéadú go suntasach agus tacú le cumhacht agus voltas níos airde, agus níl aon amhras ach go bhféadfaidh trasraitheoirí GaN reatha é seo a bhaint amach. Mar sin féin, cé go dtugann trasraitheoirí GaN aonair airíonna suntasacha áirithe, cuireann an fhíric gur gléasanna de chineál N iad na gléasanna tráchtála GaN go léir atá ann faoi láthair i mbaol a gcumas a bheith thar a bheith éifeachtach.

Chun a thuiscint cén fáth go bhfuil sé seo amhlaidh, ní mór dúinn breathnú ar conas a oibríonn loighic NMOS agus CMOS. Ba theicneolaíocht an-tóir ar loighic NMOS sna 1970í agus 1980í mar gheall ar a phróiseas déantúsaíochta simplí agus dearadh. Trí úsáid a bhaint as friotóir aonair atá nasctha idir soláthar cumhachta agus draein trasraitheora N-cineál MOS, tá geata an trasraitheora sin in ann an voltas ag draein an trasraitheora MOS a rialú, ag cur neamhgheata i bhfeidhm go héifeachtach. Nuair a dhéantar é a chomhcheangal le trasraitheoirí NMOS eile, is féidir na comhpháirteanna loighce go léir a chruthú, lena n-áirítear AND, OR, XOR agus laistí.

Mar sin féin, cé go bhfuil an teicníc seo simplí, úsáideann sé friotóirí chun cumhacht a sholáthar, rud a chiallaíonn go gcuirtear go leor cumhachta amú ar na friotóirí nuair a bhíonn na trasraitheoirí NMOS ar siúl. Maidir le geata amháin, is beag an caillteanas cumhachta seo, ach is féidir é a mhéadú nuair a dhéantar é a scála go CPUanna beaga 8-giotán, ar féidir leo an gléas a théamh agus líon na bhfeistí gníomhacha a theorannú ar aon sliseanna amháin.