شارژر GaN چیست و چه مزایایی دارد؟

نیترید گالیم، یک ترکیب شیمیایی باینری کاملا جدید از خانواده سیلیکون است‌ و محبوب‌ترین ماده نیمه هادی‌ست که از دهه 1990 با ساخت قطعات الکترونیکی شامل دیودهای‌LED ها‌، ترانزیستورها و همچنین تقویت کننده‌ها شده است. همچنین به نظر می‌رسد به تدریج از نظر سطح قدرت و بازده شارژ‌، جایگزین سیلیکون ماده نیمه هادی رایج فعلی شود.

GaN یک نیمه هادی برتر و جایگزینی برای سیلیکون است

امروزه‌، با افزایش نیاز به منبع تغذیه و شارژرهای فوق سریع‌،‌ GaN به دلیل راندمان انرژی بالاتر و پهنای باند وسیع‌تر خود نسبت به مدل‌های مبتنی بر سیلیکون؛ به تدریج در حال تبدیل شدن به یک جایگزین نیمه هادی جدید در صنعت الکترونیک است. تمام مواد نیمه هادی، آن چیزی را دارند که باند بند نامیده می‌شود. پهنای باند، یک محدوده انرژی است که محدودیت عبور انرژی که می‌تواند از آن عبور کند را اندازه گیری می‌کند. به زبان ساده‌تر‌، با پهنای باند و انرژی بیشتر می‌توان الکتریسیته بیشتری را با سرعت بیشتری هدایت کرد.

در مقایسه با سیلیکون 1.12 ولت‌، نیترید گالیم دارای بند باند وسیع‌تری برابر با 3.4 ولت است. پهنای باند گسترده‌تر GaN باعث می‌شود که بتوان ولتاژهای بالاتر را در دماهای کمتر و با اتلاف انرژی کمتری حفظ کرد و انرژی بیشتری را مدیریت نمود. بنابراین‌، GaN‌می‌تواند قابلیت‌های با فرکانس بالاتر‌، قدرت بالاتر‌ و سرعت بالاتر را با اتلاف انرژی کمتری فراهم کند.

مزایای استفاده از شارژر GaN چیست؟

• شارژ سریع‌تر و کارآمد‌تر

‌GaN دارای یک باند گسترده‌تر است که ولتاژ بالاتری، نسبت به سیلیکون ارائه می‌دهد و باعث می‌شود تا شارژر مبتنی بر GaN خاصیت انتقال کارآمدتر جریان را داشته باشد. یعنی شارژر با استفاده از ماده نترید گالیم، می‌تواند سرعت و قدرت بیشتری نسبت به شارژر‌های دیگر ارائه دهد.

طبق نظرسنجی مرتبط‌، GaN‌ قادر است الکترون‌ها را 1,000 برابر کارآمدتر از سیلیکون منتقل کند. بنابراین‌، با یک شارژر‌GaN دیگر نیازی نیست که ساعت‌ها منتظر شارژ شدن تلفن هوشمند یا لپ‌تاپ خود باشید.

• در اندازه کوچکتر

با افزایش نیاز برای شارژهای سریع‌تر‌، بسیاری از شرکت‌ها شارژرهای سیلیکونی 30W و 40W را معرفی کرده‌اند و برای دستگاه‌ها با باتری‌های بزرگ‌تر مانند لپتاپ‌‌ها نیز شارژرهایی با قدرت 60W را روانه بازار نموده‌اند. با این حال‌، قدرت بالاتر روی شارژرهای مبتنی بر سیلیکون، به معنای شارژر‌های غول پیکر و سنگین نسبت به نسل‌های قبلی است. این امر حمل و نقل آنها را سخت‌ و مشکل‌ساز می‌كند.

در عوض‌، استفاده از مواد GaN اندازه شارژرها را کوچک‌تر و سبک‌تر می‌کند، که باعث می‌شود شارژرهای با قابل حمل راحت‌تر داشته باشیم. دلیل اینکه شارژرهای GaN می‌توانند از نظر حجم کوچکتر از شارژرهای سیلیکون فعلی طراحی شوند‌، در توانایی آن در ارائه ولتاژهای بسیار بالاتر است. لذا شارژرهای دارای تراشه GaN به اندازه تراشه‌های مبتنی بر سیلیکون به اجزای سازنده نیاز ندارند اما جریان بسیار بیشتری را هدایت می‌کنند. همانطور که گفته شد‌، هرچه راندمان انرژی اجزای سازنده بالاتر باشد‌ به اجزا کمتری نیز نیاز است.

• شارژ خنک‌تر و ایمن‌تر

در سال‌های اخیر‌، برای تامین نیاز کاربران به سرعت شارژ بیشتر‌، تعداد زیادی از شارژرهای مبتنی بر سیلیکون معرفی شده‌اند. اما، ابعاد قابل ملاحظه و تراکم قطعات داخلی آن‌ها باعث می‌شود گرمای بیشتری تولید کنند و در هنگام شارژ‌، انرژی بیشتری نیز تلف شده و به دلیل تراکم بالا قطعات و افزایش گرمای تولیدی عمر بسیار کمتری نیز داشته باشند. در مقابل‌، شارژرهای GaN شارژر‌هایی خنک‌تر و ایمن‌تری بوده و اتلاف انرژی بسیار کمتر و طول عمر بسیار بیش‌تری دارند. این امر به‌خاطر وجود پهنای باند وسیع تری‌ست‌ که در انتقال نیرو، کارآمدتر بوده و باعث می‌شود انرژی کمتری در شارژر باقی بماند تا به صورت گرما هدر رود.

به طور خلاصه‌، شارژرهای ساخته شده از نیترید گالیم می‌توانند سرعت شارژ سریع‌تر‌، راندمان بالاتر و راندمان حرارتی بهتر را فراهم کنند که تمام این‌ها در ابعادی کوچکتر از شارژرهای سیلیکون سنتی جای گرفته‌اند.

• آیا ارزش خرید دارد؟

مزایای موجود در شارژر‌های نیترید گالیم، قطعا قیمت بالاتری را نسبت به شارژر‌های معمولی ساخته شده از سیلیکیون تحمیل می‌کنند. آنچه که منجر به افزایش قیمت می‌شود‌، پیچیدگی فرآیند تولید است.

در مرحله اول‌، شارژر GaN دارای چندین ویژگی قدرتمند مانند ارائه شارژ سریع تر و کارآمدتر از طریق برق‌، شکل کوچک برای استفاده قابل حمل‌تر و اطمینان از شارژ خنک‌تر و ایمن‌تر است. بنابراین علی‌رغم قیمت بالاتر‌، تهیه چنین شارژر پیشرفته‌ای کاملا ارزش هزینه بیشتر را دارد.

علاوه بر این‌، از نظر صرفه جویی در مصرف انرژی‌، استفاده از یک شارژر GaN با راندمان بالاتر انرژی می‌تواند در مصرف انرژی کمی صرفه جویی کند‌، زیرا بهره‌وری بالاتر از انرژی به معنای اتلاف انرژی کمتری است. همچنین به دلیل پایداری بیشتر، اتلاف انرژی کمتر و تولید گرمای کمتر عمر این محصول نیز بیشتر است و در طول زمان در عدم نیاز به خرید مجدد هزینه کمتری را به شما تحمیل می‌نماید.

در نهایت، شارژر‌های GaN نسل آینده شارژر‌های موجود در بازار است و به سرعت درحال جایگزین شدن با شارژرهای سیلیکونی قدیمی می‌باشد و با توجه به کوچکتر‌، کم مصرف‌تر و ایمن‌تر بودن آن ارزش کمی هزینه بیش‌تر را دارند.