Fuentes de alimentación de nitruro de galio: ¿qué es GaN y por qué los cargadores son tan buenos con él?

Varios fabricantes ofrecen ahora cargadores con nitruro de galio (GaN). La alternativa de silicio utilizada en estas fuentes de alimentación y sus chips tiene una serie de ventajas. Por ejemplo, los cargadores ahorran más espacio y son más livianos; también son más eficientes debido a la menor generación de calor. Aquí en el blog ya encontrará publicaciones sobre fuentes de alimentación de nitruro de galio de AUKEY y Anker. Lo siguiente es sobre el uso del material en la electrónica misma.

Los chips con nitruro de galio en lugar de silicio ofrecen más rendimiento y eficiencia con un tamaño más pequeño. Puede encontrar información sobre el material, las fuentes de alimentación de GaN y los cargadores como pioneros aquí. (Imagen: imagen de icono / Fuente: Unsplash)
Los chips con nitruro de galio en lugar de silicio ofrecen más rendimiento y eficiencia con un tamaño más pequeño. Puede encontrar información sobre el material, las fuentes de alimentación de GaN y los cargadores como pioneros aquí. (Imagen: imagen de icono / Fuente: Unsplash)

¿Qué es el nitruro de galio/GaN?

El nitruro de galio es un sólido inodoro que es casi insoluble en agua. La fórmula molecular o fórmula de relación es GaN. El nitruro de galio es un semiconductor que ya se está utilizando en optoelectrónica, donde se utiliza, por ejemplo, para LED azules y verdes y para diodos láser violeta. La sustancia se muestra principalmente en forma cristalina, transparente e incolora; sin embargo, también puede ser opaco, amarillo, gris o blanco. Se puede encontrar más información científica, así como datos químicos e imágenes en Wikipedia (Alemán / Inglés).

¿Cuáles son las ventajas en comparación con el silicio?

Con respecto a su uso como semiconductor en chips de computadora, GaN ofrece una banda prohibida más grande que el silicio o el silicio (Si). Expresado en números, el Si ofrece un valor de 300 eV a 1,12K. GaN ofrece una banda prohibida de 300 eV a 3,37 K (fuente). En términos prácticos, esto significa que el nitruro de galio permite voltajes eléctricos más altos; por lo tanto voltajes más altos. La corriente también puede fluir más rápido a través de GaN que a través de chips de Si. 

Para los chips de computadora, esto significa dividirse en lo esencial: mayor rendimiento del procesador con chips más pequeños y menos generación de calor. Este es un desarrollo interesante, especialmente para teléfonos inteligentes, pero también para computadoras portátiles, relojes inteligentes y computadoras de todo tipo. No solo son posibles componentes más pequeños o más potentes del mismo tamaño, sino también una menor pérdida de energía: se puede lograr una mayor eficiencia.

¿Qué tiene que ver esto con los cargadores?

Los chips de computadora están muy bien, pero ¿por qué estamos viendo el uso de la alternativa de silicio en los cargadores por ahora? Porque usarlo aquí es bastante útil. Porque donde los cargadores antiguos no monitoreaban el nivel de carga de la batería a cargar, con el tiempo han surgido sistemas de monitoreo, que estrangula la corriente después de cargar la mitad de la capacidad de la batería para proteger la batería. 

Con nitruro de galio en lugar de silicio en los cargadores, esta tecnología mejora a medida que aumenta la corriente suministrada por unidad de tiempo. O dicho de otro modo: con los cargadores de GaN, el beneficio práctico se puede ver en una carga más rápida gracias a un hardware más pequeño, pero con la misma seguridad para la batería. Esto es particularmente importante para los componentes de carga rápida, por ejemplo, cargadores o bases para Apple MacBook con Thunderbolt 3.

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¿Por qué se sigue utilizando la tecnología Si "antigua"?

El hábito y el dinero son dos puntos conflictivos aquí. La mayoría de las infraestructuras, fabricantes y periféricos están actualmente diseñados para la creación de chips y placas basados ​​en silicio. Puede pasar un tiempo antes de que los chips y placas de nitruro de galio se conviertan en el estándar. También porque la conversión, incluida la adquisición de materias primas, procesos de fabricación, etc., significa mucho tiempo y dinero.

Así que actualmente, las fuentes de alimentación de GaN son pequeños ejemplos de cómo hacerlo. Queda por ver cuándo la gran industria de los teléfonos inteligentes, las computadoras, la electrónica industrial, etc., hará lo mismo. Hasta entonces, ya podemos disfrutar de las fuentes de alimentación AUKEY GaNFast o Anker GaN. Si está interesado en estos, haga clic en los enlaces enumerados anteriormente. Además, esto también es posible Anker PowerPort Atom PD 1 nombre (mini cargador con 30 W).

También puede encontrar un artículo interesante sobre el tema en The Verge (inglés), a la que también se refiere El Contenedor Móvil con ruedas normalmente tiene las medidas XNUMXm(L)*XNUMXm(A)*XNUMXm(A), lo que da como resultado una superficie de XNUMXm² y un volumen de XNUMXm³. (Alemán) relata. 

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Respuestas de 2 a "Fuentes de alimentación de nitruro de galio: ¿qué es GaN y por qué los cargadores son tan buenos con él?"

  1. No es tan simple y los electrones no fluyen más rápido a través de GaN. Con un FET de GaN, la capacitancia de la puerta es más baja, lo que resulta en tiempos de conmutación más cortos. Esto se puede aprovechar haciendo funcionar una fuente de alimentación conmutada a una frecuencia más alta. Y esto hace que el estrangulador de almacenamiento sea más pequeño: este es exactamente el componente que determina el volumen del circuito general con su tamaño y peso. Los condensadores de suavizado también son más grandes que los circuitos integrados, tienen que hacer frente a la corriente de ondulación a frecuencias más altas.

    Los FET de GaN generalmente se fabrican para 600 V. Dicho componente se puede utilizar al convertir 230 V a bajo voltaje. Sin embargo, la parte principal de un cargador USB moderno es la lógica de control, que utiliza el paquete de energía para negociar el voltaje y la corriente de carga con el teléfono inteligente. Funciona con un máximo de 3,3 V, por lo que la tecnología GaN es inútil.

    1. ¡Hola Jürgen! Gracias por su interesante información adicional. Puede ver que los laicos escriben para los laicos aquí. 😂 Entonces, el estrangulador de almacenamiento es lo que finalmente determina el tamaño de la fuente de alimentación. Aprendí algo de nuevo.

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