Статьи, Пресс-релизы
GaN-зарядки: недостатки и преимущества над кремниевыми
Недавно на полки магазинов поступили мощные, компактные зарядные устройства с несколькими интерфейсами для подзарядки двух и более устройств. На упаковках аксессуаров, независимо от производителя, красуется слово «GaN» – название бинарного химического соединения атомов галлия и азота. Рассмотрим, что это вещество способно изменить в мире электроники, станут ли зарядки на его основе массовым продуктом в ближайшие годы.
Введение
Атом – кирпичик химического вещества, представленный ядром и электронным облаком. Когда электроны в нём неподвижны, вещество относится к изоляторам – не проводит электрический ток; если элементарные частицы движутся – переносят заряд – это проводник. Существуют полупроводниковые материалы, на которых построена вся электроника. В обычном состоянии электроны в них неподвижны, но воздействие внешних факторов заставляет элементарные частицы двигаться – проводить электрический ток.
Между собой проводники отличаются размерами:
- Зоны проводимости – чем она больше, тем материал ближе по свойствам к проводнику, чем меньше – к изолятору.
- Запрещённой зоны – от размеров зависит энергия, необходимая для переключения состояния транзистора.
Величина запрещённой зоны у кремния – 1,1 эВ, у нитрида галлия – 3,4 эВ.
Сильные стороны GaN-зарядок
Увеличенная втрое ширина запрещённой зоны позволяет GaN-чипам работать в более сложных условиях, чем кремниевые элементы. Рассмотрим преимущества нитрида галлия.
Габариты и энергоэффективность
Микросхемы на базе GaN работают с большими температурами и более высоким напряжением, чем кремниевые. При подаче на кремниевый транзистор напряжения, превышающего допустимое, он пропустит ток, даже когда «закрыт». При этом произойдёт пробой транзистора, схема выйдет из строя. GaN-чипы имеют повышенный ток пробоя.
Чтобы транзистор выдерживал большее напряжение, его габариты увеличивают. Здесь GaN-зарядки имеют преимущество над кремниевыми – они компактнее: 65-ваттные устройства отличаются по габаритам на треть.
Максимальная рабочая температура кремниевых процессоров не превышает 100° C, микросхемы на базе GaN исправно функционируют при 300° С. Даже мощные устройства обходятся без охлаждения.
Универсальность
GaN-зарядки оснащают разнообразием USB-интерфейсов для одновременной подзарядки двух и более устройств. Для обеспечения необходимой мощности оно будет крупнее адаптера с одним USB- интерфейсом.
Минусы GaN-зарядок
Почему при столь большом количестве преимуществ зарядки на основе нитрида галлия не заполнили прилавки магазинов? На первый план выходит финансовый вопрос. Во-первых, производство GaN чипов обходится дороже кремниевых. Во-вторых, электроника основана на кремнии, и перестройка технологических процессов на новые рельсы вызовет немалые расходы. Они повысят себестоимость продукции.
Производство GaN-микросхем – более сложный и затратный процесс из-за увеличенного в 100 раз количества дефектов в кристаллической структуре. При изготовлении микросхем они недопустимы.
Исходя из изложенного выше:
- GaN-зарядки компактнее, производительнее, но дороже кремниевых аналогов.
- Технологический процесс со временем совершенствуется и удешевляется.
- Изготовлять чипы на нитриде галлия можно на мощностях, где производятся кремниевые микросхемы, за GaN будущее.
Какую GaN-зарядку купить
На рынке существует масса предложений, некоторые из них мы рассмотрим ниже.
Baseus GaN Charger 45W
Один из наиболее компактных и дешёвых девайсов. Выдаёт 45 Вт, чего с запасом хватит для любого смартфона. Оснащается парой USN-портов: Type-C и Type-A. Работает с распространёнными протоколами: QC 4, Power Delivery и прочими.
Ugreen GaN 65W PD Charger
Маленькое зарядное устройство мощностью 65 Вт с четырьмя USB-выходами: Type-A и 3 × Type-C.
Xiaomi Mi 65W Fast Charger
Шустрый зарядный адаптер мощностью 65 Вт с одним USB-интерфейсом. Справится даже с зарядкой ноутбука.
Выводы
С усовершенствованием производства GaN-чипов они вытеснят с рынка кремниевые зарядные устройства. Пока же их производство слишком затратное, что типично для большинства новых технологий.
Дата публикации: 23/06/2021
Другие новости раздела
Еще новости:
• Прекрасный отдых для всех и каждого
• Выбор межкомнатных дверей
• Что лучше - варежки или перчатки