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Introduction aux avantages et aux inconvénients des chargeurs au nitrure de gallium et au développement d’applications
2021-12-13
Récemment, un nouveau type de technologie, le nitrure de gallium, a suscité un vif intérêt pour les chargeurs, et les chargeurs au nitrure de gallium ont été rapidement adoptés par les fabricants en raison de leur petite taille et de leur haute efficacité. Alors, qu’est-ce que le GaN, et quelle est la différence entre un chargeur au GaN et les autres chargeurs ?
1. Qu’est-ce que le nitrure de gallium ?
Le nitrure de gallium (GaN) est un composé d’azote et de gallium présentant des caractéristiques spécifiques de semi-conducteur. Il a été utilisé dans les diodes électroluminescentes dès les premières années. Il appartient au même groupe périodique que le silicium, largement employé, et se distingue par une dureté élevée, un point de fusion élevé ainsi qu’une grande stabilité. Le nitrure de gallium constitue un matériau semi-conducteur essentiel pour le développement des dispositifs microélectroniques. Il présente une large bande interdite et une conductivité thermique élevée, ce qui lui permet d’être utilisé dans les chargeurs afin d’adapter de petits transformateurs et des appareils de forte puissance tout en assurant une efficacité de charge élevée.
2. Les avantages et les inconvénients des chargeurs au nitrure de gallium
Avantages : petite taille et sécurité
Par rapport aux matériaux semi‑conducteurs conventionnels à base de silicium, le nitrure de gallium présente une largeur de bande interdite plus élevée et une excellente conductivité thermique, ce qui lui permet d’être associé à des transformateurs plus compacts et à des inducteurs de forte puissance. Ainsi, les chargeurs au nitrure de gallium offrent des avantages tels que des dimensions réduites, un rendement élevé et une meilleure sécurité. Afin d’atteindre des vitesses de charge plus rapides pour les smartphones et tablettes haut de gamme ces derniers temps, la puissance des chargeurs est relativement importante, et les modèles de 40 W ou 50 W sont désormais très courants. Or, une puissance de charge plus élevée implique un volume du chargeur plus conséquent, avec une dissipation thermique accrue. En adoptant la technologie au nitrure de gallium, il est possible de réduire considérablement la taille du chargeur, le rendant ainsi très facile à transporter. Parallèlement, le chargeur au nitrure de gallium maintient un rendement élevé et fonctionne à des températures basses, tout en offrant une sécurité renforcée.
Inconvénient : coût élevé
Le principal inconvénient des chargeurs au nitrure de gallium réside dans leur coût élevé. En tant que nouveau composé de troisième génération, le nitrure de gallium nécessite des conditions de synthèse très exigeantes. Du point de vue du procédé de fabrication, le nitrure de gallium n’est pas sous forme liquide, et la méthode traditionnelle de Czochralski utilisée pour le silicium monocristallin ne peut pas être employée pour obtenir des cristaux uniques. Sa synthèse s’effectue exclusivement par réaction gazeuse. Il faut une demi-heure pour chauffer le gallium métal dans un flux d’air à plus de 1 000 °C afin de former du nitrure de gallium en poudre ; c’est pourquoi les chargeurs au nitrure de gallium sont plus coûteux, et leur prix de vente sur le marché dépasse également celui des chargeurs traditionnels.
3. Développement d’applications pour le chargeur au nitrure de gallium
Grâce aux technologies émergentes de l’industrie du chargement, les chargeurs au nitrure de gallium ont rapidement suscité un vif intérêt chez les fabricants d’appareils numériques dès leur apparition. De grandes marques de téléphonie mobile ainsi que des fournisseurs de périphériques tiers ont commencé à commercialiser leurs propres chargeurs au nitrure de gallium. Le chargeur GaN de 65 W sera bientôt disponible.
Outre les produits électroniques grand public, le nitrure de gallium présente un fort potentiel d’application dans le domaine de la 5G. L’ère de la 5G exige de nombreuses micro‑stations de base et des équipements intermédiaires. Ces dispositifs requièrent également des capacités d’alimentation plus efficaces, tandis que les chargeurs au nitrure de gallium sont compacts et d’une grande efficacité. Les avantages en seront évidents.
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