Cargadores GaN: cuáles son las ventajas de los cargadores de Nitruro de Galio

Rubén Castro, 12 agosto 2020

Una de las novedades más importantes de este año 2020 es la popularización de los cargadores de Nitruro de Galio (GaN). Estos cargadores tienen las ventajas de ser más pequeños y eficientes.

A continuación, vamos a ver más en detalle sus características, cómo funcionan y el motivo por el querrás uno.

¿Qué es el nitruro de galio?

El nitruro de galio, al igual que el silicio, es un material semiconductor. Sin embargo, el nitruro de galio tiene una conductividad eléctrica mucho mayor que el silicio.

Aunque no te suene, el nitruro de galio ya se hizo famoso en los años 90… El GaN se usó para crear los primeros LEDs blancos, láseres azules y pantallas LED a todo color que se podían ver a la luz del día. En los reproductores de DVD Blu-ray, el GaN produce la luz azul que lee los datos del disco.

Los fabricantes de silicio han trabajado incansablemente durante décadas para mejorar los transistores basados en silicio. Y, como ya sabrás, según la Ley de Moore (llamada así por el cofundador de Fairchild Semiconductor y, más tarde, el director general de Intel, Gordon Moore), el número de transistores en un circuito integrado de silicio se duplica aproximadamente cada dos años. Esta observación se hizo en 1965, y en gran medida se mantuvo durante los últimos 50 años.

Sin embargo, en 2010, el avance de los semiconductores se redujo por debajo de este ritmo por primera vez y muchos analistas (y el propio Moore) predicen que la Ley de Moore será obsoleta para el 2025.

Todo esto podría cambiar con la llegada de los transistores de GaN

La producción de transistores de GaN se disparó en 2006. La mejora de los procesos de fabricación significa que los transistores de GaN pueden ser fabricados en las mismas instalaciones que los de silicio. Esto mantiene los costos bajos y anima a más fabricantes de silicio a usar el GaN para producir transistores en su lugar.

¿Por qué el Nitruro de Galio es superior al Silicio?

Como ya hemos visto, el Nitruro de Galio tiene una mayor eficiencia energética que el silicio:

Conductividad eléctrica (S/m) (300 K)Resistencia eléctrica (Ω·m) (300 K)
Silicio4,35 × 10−42,3×103
Nitruro de galio7,10 × 1061,40 × 10−7

Además de eso, todos los materiales semiconductores tienen lo que se llama un bandgap. El bandgap es un rango de energía en los sólidos donde no pueden existir electrones. Una especie de rango que está relacionado con lo bien que un material sólido puede conducir la electricidad.

El nitruro de galio tiene una brecha de banda de 3,4 eV, comparado con la brecha de banda de 1,12 eV del silicio. La mayor distancia entre bandas del nitruro de galio significa que puede soportar mayores voltajes y temperaturas que el silicio.

Debido a eso, el GaN es 1.000 veces más eficientemente que el silicio a la hora de conducir electrones.

Una mayor eficiencia de la corriente podría resultar en capacidades de procesamiento más rápidas en los procesadores del futuro.

En pocas palabras, los chips hechos de GaN serán más rápidos, más pequeños, más eficientes en cuanto a la energía y (eventualmente) más baratos que los hechos de silicio.

Ventajas del Nitruro de Galio en los cargadores

Los cargadores de GaN son físicamente más pequeños que los cargadores tradicionales y es que el GaN es un material capaz de conducir voltajes mucho más altos (a lo largo del tiempo) que el silicio. Debido a eso, los nuevos cargadores requieren menos material y menos componentes internos.

Además de eso, los cargadores de GaN son más eficientes en la transferencia de corriente, lo que también significa que se pierden menos energía en forma de calor. Por lo tanto, más energía se transmite a lo que sea que estés tratando de cargar (móvil, portátil, tablet, etc.), mientras que el cargador se calienta mucho menos.

También tienen otros beneficios, como una mayor frecuencia de conmutación que permite una transferencia de energía inalámbrica más rápida y mayores “espacios de aire” entre el cargador y el dispositivo.

En la actualidad, los semiconductores de GaN generalmente cuestan más que los de silicio. Sin embargo, debido a la mejora de la eficiencia, se necesitan menos componentes adicionales, como disipadores térmicos, filtros y elementos de circuitos.

Gracias a eso, en estos momentos, a los fabricantes les sale entre un 10 y 20% más barato fabricar un cargador GaN que uno de silicio. Esto podría mejorar aún más con las mejoras de fabricación y la fabricación a gran escala.

Por supuesto, se puedes esperar un pequeño ahorro en la factura de la luz, sobre todo si usas un cargador para el portátil y lo tienes encendido las 24 horas del día. Aun así, tampoco esperes ahorrarte mucho. Respecto a los cargadores de móviles, el ahorro en cuanto a la factura de la luz es insignificante.

Fuentes

  1. en.wikipedia.org
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