氮化镓充电器的“减肥药”！GaN到底是个啥？ _充电器

在PC电源和充电器市场，从去年开始便流行起一个名为“GaN”（氮化镓）的概念，并因这项技术的加盟获得了更为出色的电气性能。那么， GaN到底是一种怎样的技术，它能对我们未来的生活产生哪些影响呢？
功率体积闹矛盾
无论是笔记本还是智能手机，专门给适配器/充电器“减肥”是一件非常费力不讨好的事情，毕竟对绝大多数普通消费者而言，有着免费（随机附赠）的不用，为了小一圈的充电器花钱很不经济。
然而，随着USB Type-C接口和USB PD快充成为行业标准之后，新款手机、笔记本（主要是中高端轻薄本）和Switch游戏掌机等数码设备居然用上了同一套充电协议，这意味着研发一款USB PD充电器将拥有无数的“潜在客户” ，只要产品够好绝对不愁卖！

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于是，小小的充电器也开始了跨界之旅——笔记本适配器号称兼容手机，而手机的充电器则主打能为笔记本供电，出差时一个（PD充电器）在手，全家（随身携带的所有数码设备）不愁。
问题来了，什么样的充电器才够好呢？没错，就是大功率+小身材，也就是当充电器解决矛盾之后的样子。
瘦身的“拖油瓶”
充电器虽然不大，但它内部却集成了包括初级开关管、次级同步整流管、PWM控制器、同步整流控制器、变压器、电解电容、整流桥、共模电感、慢熔保险丝、快充协议控制芯片和各种MOSFET在内的数十种零部件。

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学过初中物理的同学应该都知道，在充电功率相同时，充电器的体积越大散热效果必然越好。如果盲目地在缩小充电器体积的同时提高功率，发热量将难以控制，极端情况下甚至会引起火灾等隐患。
在充电器的内部构成中， MOSFET（金氧半场效晶体管，简称MOS或功率器件）至关重要，它影响着该产品所支持的最大输入/输出功率和功率转换耗损率，也是高负载运行时发热量最大的零部件之一。

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一款充电器能否在支持更高功率的同时加以瘦身，最有效的解决方案就是提升MOSFET的性能并降低它的发热量。
可惜，当前用于生产MOSFET的第一代（Ge、Si）和第二代半导体材料（GaAs、InP）在单位体积的功率转换上都遇到了天花板，想进一步提升功率就必须留出足够的散热空间，也就是牺牲体积。
为此，英飞凌曾推出过“Cool MOSFET”（Coolmos），这是一种改进型结构的MOSFET ，具有更低的导通电阻、更快的开关速度，可以实现更高的功率转换效率。还记得联想在2018年推出的ThinkPlus口红电源吗？这款超迷你的65W充电器只有成年人的两根手指大小，重量不足120g ，堪称充电器领域的“小网红” 。

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而它能之所以能实现如此迷你身材，就是内置了型号为IPL60R365P7的英飞凌Cool MOSFET芯片。

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可惜，哪怕是Cool MOSFET也依旧存在天花板，在65W功率下ThinkPlus的体型就算是极限了。还好，市面上随后出现了一类主打GaN（氮化镓）的迷你充电器，同样是65W的充电功率，体型却比ThinkPlus小了一大圈，几乎和传统手机用的18W快充充电器大小差不多。

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那么，这种超迷你的大功率充电器又是怎样炼成的呢？
氮化镓的神助攻
目前主流的MOSFET都是基于Si硅制造的，既然这种半导体材料在高功率下已经不堪重负，那更换另外一种半导体材料不就结了？
于是，一种名为“GaN”（氮化镓）的元素出现了，它是由氮和镓组成的一种人造化合物，与碳化硅（SiC）并称为第三代半导体材料的双雄。