最近幾年，你應該常常在各大購物網站，尤其是電子產品頁面看到“快充”這個字樣。不過很多人雖然認識這倆字，卻不一定了解其大概的原理。

“快充”其實就是快速充電器，它某種意義上是用于補足電池技術發展略慢的短板——既然無法在現有的體積下通過大幅增加電池容量的方式來改善續航水平，那就通過加快手機的充電速度來加強手機續航能力，比如說當年OPPO喊出的廣告詞“充電五分鐘，通話兩小時”就能很好地說明快充帶來的好處。

目前，快充一般都會與“氮化鎵”同時出現，為什么氮化鎵可以擔此重任呢？在給出答案前，我們可以先對電力轉換系統先做一個簡單的介紹。

電力轉換技術的重要性

我們用一個家用的電力轉換系統當作例子，一般我們常用的電子產品，例如手機、平板等所需要的是一定額度以下的直流電，但目前國家統一的額定電壓為220V，因此我們必須要把電廠輸送到家庭的220V交流電轉換成合適的直流電，這時候就需要變壓器或充電器進行轉換，沒有電子產品可以例外。顯然，電力轉換技術在我們日常生活中不可或缺。而在電力轉換系統中，最為關鍵的一部分就是功率半導體元件，它性能的好壞將決定這個電力轉換系統的優劣。

（來源：節能黑科技:氮化鎵GaN功率半導體）

為了制備出好的功率半導體元件，就必須選用適合的半導體材料。目前最為常用的半導體材料為Si，但是經過數十年的開發應用，Si的潛力基本已經發揮到極致，很難在性能上再進一步，這就是氮化鎵（GaN）開始崛起的重要原因。

氮化鎵的優勢

先看看氮化鎵的基本特性，氮化鎵GaN與硅相比，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場大、飽和電子漂移速度高、化學性質穩定等特點。之所以能夠得到快充產業的青睞，主要原因有以下兩點：

一、熱性能卓越。由于硅器件的性能限制，在中高功率應用時，往往需要輔助被動散熱（To封裝或散熱片），這也是造成開關電源體積增加的主要原因之一。氮化鎵器件在性能上遠遠拋離日益陳舊的功率MOSFET器件，具有更低導通電阻、更低電容、更大電流及卓越的熱性能。這種優良特性，讓氮化鎵功率器件幾乎可以完全告別傳統的輔助被動散熱方式，而依靠PCB覆銅、過孔搪錫等小范圍的方式實現散熱。拋棄了笨重的輔助被動散熱設施，體積將可做得更為小巧。

二、GaN高頻特性帶來高效。通常來說，要提高開關電源產品的功率密度（即同等體積下，輸出功率越高），首先考慮的是提高其開關頻率，能有效的減小變壓器、濾波電感、電容的體積，而GaN的材料特性恰恰能夠滿足這一要求。

綜合來說，氮化鎵GaN元器件具有通態電阻小、開關速度快、耐高溫、耐壓高性能好等優點，有著硅元器件無法比擬的優勢，確實非常適合使用在電力轉換系統中。

氮化鎵快充頭

氮化鎵的發展趨勢

不過由于氮化鎵生產門檻較高，它的成本相對硅來說都高出不少，因此還有不少電源系統制造商仍在觀望，選擇等待氮化鎵接近硅的價格再采用。但隨著技術上的突破，氮化鎵的成本控制已經得到了顯著成果。

比如前段時間氮化鎵功率晶體管廠商GaN Systems就宣布其低電流、大批量氮化鎵晶體管的價格已跌至1美元以下，這些晶體管通常用于智能手機和筆記本電腦以及各種消費品和工業應用的氮化鎵充電器和AC適配器。而且隨著全球眾多消費者、企業和工業市場客戶的產量提高，GaN Systems預計氮化鎵晶體管的價格會進一步降低。

總而言之，小編相信氮化鎵全面攻占快充頭市場已是不可逆轉的趨勢，在氮化鎵的幫助下，未來電源系統一定可以變得更小、更輕、更涼、更便宜。根據Grand View Research的預測，全球氮化鎵半導體器件市場將從2020年的16.5億美元（市場規模價值）以19.8％的復合年增長率增長，到2027年達到58.5億美元，可預見未來氮化鎵在消費類電子等領域必將得到更廣泛的應用。

資料來源：

【YSFXWORLD S2】#20 節能黑科技:氮化鎵GaN功率半導體

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