由鎵(Ga)和氮(N)構成的化合物半導體。帶隙為3.45eV(用光的波長表示相當于約365nm),比硅(Si)要寬3倍。利用該特性,GaN主要應用于光元件。通過混合銦(In)和鋁(Al)調整帶隙,所獲得的LED和藍紫色半導體激光器等發光元件已經實用化。
在LED芯片制程中,GaN帶隙較寬,可產生藍色和綠色等波長較短的光。藍色LED和藍紫色半導體激光器,采用了在GaN中添加In形成的InGaN。除了帶隙較寬以外,GaN還具有絕緣破壞電場高、電場飽和速度快、導熱率高等半導體材料的優異特性。另外,采用HEMT(High Electron Mobility Transistor)構造的GaN類半導體元件,其載流子遷移率較高,適合用作高頻元件。原因是會產生名為“二維電子氣體層”的電子高速流動領域。而且,由于絕緣破壞電場要比Si和GaAs大,耐壓較高,可施加更高的電壓。因此,在手機基站等高頻功率放大器電路中采用GaN類HEMT的話,能夠提高電力附加效率,降低耗電。
最近,GaN作為逆變器及變壓器等電力轉換器使用的功率元件也極受期待。原因是與Si功率元件相比,GaN類功率元件可大幅降低電力損失。由于絕緣破壞電場較高,能夠通過減薄元件降低導通電阻,從而降低導通損失。
GaN類功率元件還有助于實現電力轉換器的小型化。原因是與Si功率元件相比,GaN類功率元件能夠以高開關頻率工作,可縮小周邊部件的尺寸。另外,由于導熱率高,還可縮小冷卻機構。鑒于上述優點,從事服務器、混合動力車和電動汽車以及白色家電業務的廠商等非常關注GaN類功率元件。據悉,2011年 GaN類功率元件將有望配備于服務器電源。