GaN是一种无机物质，其化学式为GaN，是氮和镓的化合物，是自1990年以来常用于发光二极管的直接带隙半导体。该化合物在结构上类似于金鸡石，具有高硬度。氮化镓具有3.4电子伏特的宽能隙，可用于高功率、高速光电子器件，例如氮化镓可用于紫激光二极管，并可在不使用非线性半导体泵浦固态激光器的情况下产生紫（405nm）激光器。

　　随着技术的发展，终端设备对半导体器件性能、效率和小型化的要求越来越高，特别是随着5G的到来，这进一步推动了以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料的快速发展。

　　氮化镓（GAN）的性能特征。

　　高性能：主要包括高输出功率、高功率密度、高工作带宽、高效率、体积小、重量轻等。目前，第一代和第二代半导体材料在输出功率方面已达到极限，GaN半导体由于其在热稳定性性能方面的优势，可以容易地实现高工作脉冲宽度和高工作比，从而将天线元件级的发射功率增加10倍。

　　高可靠性：功率器件的寿命与其温度密切相关，温度结越高，寿命越短。GaN材料具有高温结和高热导率的特性，这大大提高了器件在不同温度下的适应性和可靠性。GaN器件可用于650°C以上的军事设备。

　　低成本：GaN半导体的应用可以有效改善发射天线的设计，减少发射组件的数量和放大器级的数量等，并有效降低成本。目前，GaN已经开始取代GaAs，作为新型雷达和干扰机的T/R（收发信机）模块电子器件材料。美国军方的下一代AMDR（固态有源相控阵雷达）使用GaN半导体。GaN具有大禁带、高击穿电压、大热导率、高电子饱和漂移速度、强辐射电阻和良好的化学稳定性等优异的财产，使其成为迄今为止理论光电转换效率最高的材料体系，可以成为制备宽光谱、高功率、高效率的微电子、电力电子、光电子等器件的关键基础材料。

　　GaN的宽带隙（3.4eV）和蓝宝石等材料作为衬底具有良好的散热性能，有利于器件在高功率条件下工作。随着III族氮化物材料和器件研发的深入，GaInN超高蓝光和绿色LED技术已经商业化，现在世界各大公司和研究机构都投入巨资加入了蓝色LED的开发竞争。

　　GaN器件的功率密度是砷化镓（GaAs）器件的十倍。GaN器件的更高功率密度允许它们提供更宽的带宽、更高的放大器增益和更高的效率，因为器件的外围较小。

　　GaN场效应晶体管（FET）器件可以比可比GaAs器件高五倍。因为GaNFET器件可以在更高的电压下工作，所以设计者可以更容易地在窄带放大器设计上实现阻抗匹配。阻抗匹配是设计电气负载的输入阻抗以使从设备到负载的功率传输最大化的实践。

　　GaNFET器件汲取的电流是GaAsFET器件的两倍。GaNFET器件具有更高的带宽能力，因为它们可以提供两倍于GaAsFET器件的电流。大多数半导体器件对温度变化非常敏感，为了确保可靠性，必须将半导体温度变化控制在一定范围内。

　　综合第三代半导体产业观察和芯智讯

　　审核编辑：郭婷