氮化镓和砷化镓的区别与比较

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
 
  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
  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。
 
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%。TI在GaN已经有充分的论证,实验了,非常稳定了。

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