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小体积也能实现大功率 GaN材料将成为旗舰手机快充标配

  现在还有很多人保持夜里睡觉给手机充电的习惯,其实随着安卓手机快充的加入这种操作已经没有必要了,在近两年来更是由于充电功率的大幅提升,出现了一小时就能充满电的手机,现在每天起床到出门充一会尔电就可以达到50%的电量。充电速度的提高也让短时间迅速补充电量成为现实。除了充电速度提升之外,用户在便携性和兼容性上也有了相应的需求。

  从传统的5V1A充电器到现在支持65W,充电头功率越来越高,相应的尺寸也越来越大。虽然我们觉得充电头的大小还在可接受范围之内,但长远来讲,功率和体积这一矛盾会变得越加明显。与之前相比,现在大家出行都会兼顾到便携性,充电头因为再功率上的提升,加上许多笔记本支持PD协议,让手机充电头与笔记本实现了通用,现在厂商又在充电头的尺寸上做起了文章。

  目前在充电头领域上,各个厂商已经找到了突破口,在2020年年初刚刚结束的CES消费电子展上面就出现了许多使用氮化镓材料的充电头,氮化镓是新一代的半导体材料,分子式 GaN。其实它并不是新的半导体材料,早在1990年,就被经常用于发光二极管中。不过当时因为制作工艺难度高,所以并没有被普及推广使用。经过了多年的技术迭代,现在使用的氮化镓,基本上都是非蓝宝石衬底的,而是硅衬底(硅基)的,使用硅基氮化镓可以进一步减少氮化镓的制成难度,同时硅很便宜,很多工艺也能复用,所以市面上的氮化镓充电产品也逐渐多了起来。

  那么氮化镓的优势究竟在什么地方呢?氮化镓号称第三代半导体核心材料。GaN主要有三个特性——开关频率高、禁带宽度大、更低的导通电阻。

  简单来说,开关频率是指充电头内部晶闸管 , 可控硅等电子元件 , 每秒可以完全导通、断开的次数。开关频率高可减小变压器和电容的体积,有助于减小充电头的体积和重量;相对硅而言,氮化镓拥有更宽的带隙,意味着氮化镓能比硅承受更高的电压,拥有更好的导电能力;更低的导通电阻,直接的体现就是导电时的发热量,如果导通电阻越低,发热量也会越低。

  也就是说使用了GaN材料的电子产品可以实现:小巧、高效、发热低的特性。而这些特性对于对于充电头来说简直再适合不过了。目前65W适配器已经被广大手机厂商所采用,2020年100W适配器将会出现在市场当中,届时,部分手机产品可能只需要半小时就可完成充满。而氮GaN氮化镓的普及,也让USB PD快充产品如虎添翼,推动了消费类电源革命。除了原装适配器市场外,消费者对充电器的需求也呈现出多样化、个性化的需求,其中USB-C与USB-A口并存的多口充,可以兼顾新旧设备的同时充电,成为消费者首选的第二个充电器配置,第三方电商品牌也从USB PD快充普及获益。

  在今年的旗舰产品中,除了标配有高通的旗舰处理器以及5G之外,在电池容量和充电技术上想必都有了不小的提升,加上GaN材料的成熟使用,让更大功率的快充成为了可能。

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