Geçtiğimiz hafta, Anker küçük boyutlu yeni bir bileşen tanıttı. Küçük boyut ve silikon yerine kullanılan bileşen: Galyum nitrür (GaN)… Bu şeffaf, cam benzeri bir malzemenin; gün geçtikçe daha fazla silikon ve enerji kullanımını azaltan dünya çapındaki popülerliğinin en son örneğidir. Bu malzeme bir gün silisyumsu olmayan ve dünya çapında enerji kullanımını kesebilen, cam benzeri bir malzeme… Açıkçası saydamlığın artan popülaritesinin en son örneği…
Harvard Üniversitesi’nde GaN Araştırmacı Doktora Adayı Danqing Wang: “Yıllar boyunca silikon, teknoloji endüstrisinin bel kemiği olmuştu. Ancak ne kadar geliştirilebileceğine dair teorik bir sınır oluşturuyoruz. Tüm materyallerde, ne kadar iyi elektrik yapabilecekleri ile ilgili bir ‘bant boşluğu’ yer alır.”
Güç elektroniğinde GaN üzerinde çalışılan projeye öncülük eden, Bristol Üniversitesi Fizikçi Martin Kuball: “GaN, silikondan daha geniş bir bant boşluğuna sahiptir. Bu da silikonun hayatta kalabileceğinden daha yüksek gerilimleri sürdürebileceği anlamına gelir. Böylece; akım daha hızlı bir şekilde cihazdan geçebilir.”
Sonuç olarak, GaN elektroniği silikon muadillerinden çok daha verimlidir ve daha az enerji kaybederler.
Wang: “Bir şeyleri çok küçük yapabilir ya da aynı bölgede daha fazla GaN toplayabilirsiniz. Performans daha iyidir.”
Daha az enerji kaybettiğinizde, yalnızca şarj cihazlarını küçültebilir, aynı zamanda daha az güç tüketebilirsiniz. Kuball’a göre, mevcut tüm elektronik cihazların GaN ile değiştirilmesi güç kullanımını yüzde 10 veya 25 oranında azaltabilir.
Ayrıca, GaN silikondan daha yüksek sıcaklıklarda yaşayabildiğinden, kullanımı daha karmaşık ortamlarda tasarımı etkileyebilir. Kuball, şu anda, bir arabadaki elektroniklerin çok sıcak kalmasını önlemek için motordan uzakta monte edildiğini söylüyor. GaN bu kısıtlamayı siliyor ve otomobillerin gelecekte nasıl tasarlandığını değiştiren yeni olasılıklar açabilir.
Malzeme başka bir alanda uzun zamandır baskındır: Lazerler ve fotonikler… GaN, mavi ışık veren birkaç malzemeden biridir. Disk okuma yapmak için Blu-ray’larda kullanılır. Ayrıca LED’lerde sıkça kullanılır. Wang’ın ekibi; küçük GaN lazerlerini mikron boyutunda yapıyor; ki bu da insan saçının 1 / 100’üdür ve çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür. Bu, araştırmayı daha kesin hale getirmek için mikroskoplarda kullanılabilir.
Kuball: “Fotonlar bir yana, neden silikonu GaN ile değiştirmedik? Silikon çok olgun. İnsanlar buna alışmış ve bunu uzun zamandır yapıyorlardı. Açıkça yeni bir malzeme veya elektronik malzeme eklediklerinde bulduğunuz şey; onu güvenilirlik için test etmeye devam etmeniz gerektiğidir. GaN mükemmel bir materyal değildir. Çünkü bazı yetiştirme yöntemleri daha az etkili olan kusurlara neden olabilir.”
Wang: “Ama biz silikon kullanıyoruz. Ucuz ve tüm üretim teknikleri zaten bunun için kurulmuş. GaN hala biraz daha pahalıdır. Gallium nitrile geçmek biraz çaba gerektiriyor.”
Bazı insanların mevcut üretim platformlarından faydalanma umuduyla; galyum nitrür kristallerini silisyumun üstünde büyütme yollarını aradıklarına işaret ediyor. Bunlara göre, Anker GaN’nin şu an silikondan daha pahalı olmasına rağmen, GaN şarj cihazlarının fiyatlarının rekabetçi olmasını sağlayan silikon şarj cihazlarından daha az bileşen gerektirdiğini söylüyor. Şirket, portatif aküler de dahil olmak üzere diğer bileşenlerde GaN malzemelerini kullanmayı umuyor.
Kuball’a göre; Texas Instruments ve Nexperia gibi büyük yarı iletken üreticilerin, GaN araştırma programlarına sahip oldukları ve teknolojide çalışan yeni girişimler aısından sıkıntı yaşanmıyor. Yine de, GaN’nin güç elektroniği alanındaki gerçek etkisini henüz görmedik.
Kuball: “Bu küçük adaptörler güzel bir oyuncaktır. Ancak GaN’nın gerçekten önemli olduğu husus; elektrikli otomobil ve fotovoltaik için dönüştürücülerde kullanılabilir olamsıdır.”