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RF技术的GAN使用状态

2021年2月26日编辑的选择电信,Datacoms,无线,物联网

氮化镓(GaN)的半导体在此目前已商购获得了几年。GaN技术在RF /微波/毫米波应用中越来越多地进入许多电力电子应用。

GaN,作为半导体,具有高电子迁移率,高带间隙电压,非常坚固,并且可以在各种技术中实现使用分层和外延生长(绝缘体技术上的半导体)。这包括GaN上的碳化硅(Gan-On-SiC),硅(Gan-On-Si),Gan-On-GaN,甚至在金刚石上甘甘罩。各种绝缘基板具有一系列性能,可靠性,功率密度,价格和其他制造/设计问题。这允许GaN技术满足广泛应用的需求。

迄今为止,氮化镓在射频工业中最常见的应用是用于功率放大器(PA)。然而,也有几家公司开发了GaN低噪声放大器、混频器、二极管、开关、电阻和其他射频元件。

现行主题是GaN设备倾向于设计用于高频和高功率使用情况。这是GaN成本是其他高频半导体技术的溢价,如Si和砷化镓(GaAs),但具有更好的高功率性能。例如,在某些高频,宽带宽和高功率应用之外,需要几个GaAS或SI PA来达到单个GaN PA的性能,这也可能更可靠且高效。在其他情况下,GaN还在高频和宽带应用中取代了GaAs和磷化铟(InP)器件,例如传感和测试和测量仪器。

这些特性也使得GaN器件进入了传统技术主导的市场,如横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS) Si pa和行波管放大器(TWTAs)。这些应用包括高频和高峰值脉冲功率的使用情况,如雷达、雷达干扰器和Ka波段(27 GHz到40 GHz)的卫星通信。由于GaN器件的多功能性,GaN放大器也被用于商业无线应用,如正在推出的4G/5G 6ghz以下和5G毫米波基础设施。

GaN放大器和其他装置采用近DC近DC到数十的Gigahertz的频率。最近的研究还探讨了GAN设备,以超过100 GHz甚至太赫兹(THz)。由于大多数主流应用仍然低于6 GHz,因此GAN设备的最大市场正在取代这些频率的高功率放大器(HPA)。防御,航空航天和卫星通信和传感应用也以高速速率拥有毫米波GaN PA。

由于使用案例的多样性,很难准确预测GaN技术的市场增长和渗透率,但市场研究公司普遍预测,到2020年代,GaN的年复合增长率将超过10%。

在某些市场中预测GaN技术的增长和渗透的其他挑战也来自于投资于GaN的研究和开发的程度。该研究的一个主要领域正在开发GaN PA,具有高功率增加效率(PAE),用于现代无线通信。新的5G和其他无线通信技术采用的新调制方案和技术为PA产生了额外的设计约束,例如对高效率,高功率和宽带宽的需求。

有关Pasternack的GaN PAS,LNA和双向放大器的更多信息,请联系Andrew Hutton,RF设计, +27 21 55 8400Andrew@rfdesign.co.za.www.rfdesign.co.za.


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