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Was ist ein GaN-Ladegerät und warum möchten Sie eines?

Was ist ein GaN-Ladegerät und warum möchten Sie eines?

Justin Duino

Auf der CES 2020 gab es überall Galliumnitrid (GaN) -Ladegeräte. Diese moderne Alternative zu Silizium bedeutet, dass kleinere, effizientere Ladegeräte und Power Bricks unterwegs sind. So funktioniert das.

Die Vorteile eines Galliumnitrid-Ladegeräts

GaN-Ladegeräte sind physikalisch kleiner als aktuelle Ladegeräte. Dies liegt daran, dass Galliumnitrid-Ladegeräte nicht so viele Komponenten benötigen wie Silizium-Ladegeräte. Das Material kann über die Zeit weitaus höhere Spannungen leiten als Silizium.

GaN-Ladegeräte übertragen nicht nur Strom effizienter, sondern bedeuten auch, dass weniger Energie durch Wärme verloren geht. Also fließt mehr Energie in alles, was Sie aufladen möchten. Wenn Komponenten Energie effizienter an Ihre Geräte weiterleiten, benötigen Sie im Allgemeinen weniger davon.

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– RAVPower (@RAVPower) 9. Januar 2020

Infolgedessen werden GaN-Bausteine ​​und Ladegeräte merklich kleiner, wenn sich die Technologie weiter verbreitet. Es gibt auch andere Vorteile, wie eine höhere Schaltfrequenz, die eine schnellere drahtlose Energieübertragung ermöglicht, und größere „Luftspalte“ zwischen Ladegerät und Gerät.

Gegenwärtig kosten GaN-Halbleiter im Allgemeinen mehr als die Siliziumart. Aufgrund der verbesserten Effizienz ist die Abhängigkeit von zusätzlichen Materialien wie Kühlkörpern, Filtern und Schaltungselementen jedoch geringer. Ein Hersteller schätzt die Kosteneinsparungen in diesem Bereich auf 10 bis 20 Prozent. Dies könnte sich noch weiter verbessern, sobald der wirtschaftliche Nutzen der Massenproduktion einsetzt.

Sie könnten sogar ein bisschen Geld für Ihre Stromrechnung sparen, da effizientere Ladegeräte weniger Energieverschwendung bedeuten. Erwarten Sie jedoch keine großen Veränderungen bei Geräten mit relativ geringem Stromverbrauch wie Laptops und Smartphones.

Was ist Galliumnitrid?

Galliumnitrid ist ein Halbleitermaterial, das in den 1990er Jahren durch die Herstellung von LEDs an Bedeutung gewonnen hat. Mit GaN wurden die ersten weißen LEDs, blauen Laser und vollfarbigen LED-Anzeigen erstellt, die Sie bei Tageslicht sehen konnten. In Blu-ray DVD-Playern erzeugt GaN das blaue Licht, das die Daten von der DVD liest.

Es scheint, dass GaN in vielen Bereichen bald Silizium ersetzen wird. Siliziumhersteller arbeiten seit Jahrzehnten unermüdlich an der Verbesserung von Transistoren auf Siliziumbasis. Gemäß Moores Gesetz (benannt nach dem Mitbegründer von Fairchild Semiconductor und später dem CEO von Intel, Gordon Moore), verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Siliziumschaltung etwa alle zwei Jahre.

Diese Beobachtung wurde 1965 gemacht und hat sich in den letzten 50 Jahren weitgehend bewahrheitet. Im Jahr 2010 verlangsamte sich der Fortschritt der Halbleiter jedoch erstmals unter dieses Tempo. Viele Analysten (und Moore selbst) sagen voraus, dass Moores Gesetz bis 2025 überholt sein wird.

Die Produktion von GaN-Transistoren wurde 2006 hochgefahren. Durch verbesserte Herstellungsverfahren können GaN-Transistoren in denselben Anlagen wie der Siliziumtyp hergestellt werden. Dies hält die Kosten niedrig und ermutigt mehr Siliziumhersteller, stattdessen GaN zur Herstellung von Transistoren zu verwenden.

Warum ist Galliumnitrid Silizium überlegen?

Die Vorteile von GaN im Vergleich zu Silizium beruhen auf der Energieeffizienz. Als GaN Systems, ein Hersteller, der sich auf Galliumnitrid spezialisiert hat, erklärt::

„Alle Halbleitermaterialien haben eine sogenannte Bandlücke. Dies ist ein Energiebereich in einem Festkörper, in dem keine Elektronen existieren können. Einfach ausgedrückt hängt eine Bandlücke davon ab, wie gut ein festes Material Elektrizität leiten kann. Galliumnitrid hat eine Bandlücke von 3,4 eV im Vergleich zu der Bandlücke von 1,12 eV von Silizium. Die größere Bandlücke von Galliumnitrid bedeutet, dass es höhere Spannungen und höhere Temperaturen als Silizium aushalten kann. “

Efficient Power Conversion Corporation, ein weiterer GaN-Hersteller, angegeben dass GaN in der Lage ist, Elektronen 1000-mal effizienter als Silizium zu leiten und mit geringeren Herstellungskosten zu booten.

Eine höhere Bandlückeneffizienz bedeutet, dass der Strom schneller durch einen GaN-Chip fließen kann als ein Siliziumchip. Dies könnte in Zukunft zu schnelleren Verarbeitungsmöglichkeiten führen. Einfach ausgedrückt sind Chips aus GaN schneller, kleiner, energieeffizienter und (eventuell) billiger als Chips aus Silizium.

Wo Sie heute ein GaN-Ladegerät kaufen können

Obwohl sie noch nicht weit verbreitet sind, können Sie Ladegeräte mit GaN-Technologie von Unternehmen wie kaufen Anker und RAVPower. Hierbei handelt es sich um USB-C-Ladegeräte, die eine USB-C-Stromversorgung für moderne Laptops ermöglichen.

Das Anker PowerPort Atom PD1 ist ein 30-Watt-Ladegerät mit Schnellladefunktionen. Es wurde für Telefone, Tablets, Laptops und mehr entwickelt. Sie werden feststellen, dass es rund 40 Prozent kleiner ist als ein Ladegerät ohne GaN-Technologie. Anker produziert auch die 60 Watt PowerPort Atom PD2– mit zwei USB-C-Anschlüssen, sodass Sie mehrere Geräte gleichzeitig aufladen können – und dem vier-Port PowerPort Atom III Slim.

Der Anker PowerPort Atom PD 1 neben dem größeren Standard-Laptop-Ladegerät.Anker

RAVPower hat eine ähnliche Aufstellung. Es ist PD Pioneer 30W liefert einen bescheidenen Durchsatz mit einem USB-C-Anschluss. Je kräftiger PD Pioneer 61W handhabt mehr Strom, beherbergt aber immer noch nur einen USB-C-Anschluss. Wenn Sie eines dieser Ladegeräte verwenden möchten, muss Ihr Laptop die USB-C-Stromversorgung unterstützen.

Andere GaN-Ladegeräte wie Diese Aukey zeigten sich auf der CES 2020, wird erst später in diesem Jahr verfügbar sein. Wir erwarten jedoch bald viel mehr auf dem Markt.

Das vielleicht aufregendste GaN-Ladegerät am Horizont ist das HyperJuice von Sanho. Sanho wurde erfolgreich über Kickstarter finanziert (es wurden mehr als 2 Millionen US-Dollar gesammelt) und möchte den Unterstützern bis Februar 2020 das weltweit erste (und kleinste) 100-Watt-USB-C-Ladegerät liefern. Dies wird das erste sein, das High-End-Geräte mit Strom versorgen und aufladen kann Laptops wie das MacBook Pro.

Die gute Nachricht ist, dass keines dieser Ladegeräte besonders teuer ist. Der 61-Watt-RAVPower kostet etwa 40 US-Dollar, und Sanho hat eine Preisklasse zwischen 50 und 100 US-Dollar für die Einzelhandelsversion seines 100-Watt-Ladegeräts angekündigt. Als Referenz ein brandneues Apple 96-Watt-USB-C-Netzteil Der Einzelhandel kostet 79 US-Dollar und ist erheblich größer und schwerer als das HyperJuice in Kreditkartengröße.

Die Ladegeräte der Zukunft

Sie werden wahrscheinlich nicht viele GaN-Ladegeräte in freier Wildbahn sehen, bis große Hardwarehersteller wie Apple und Samsung beginnen, sie in ihre neuen Computer und Smartphones aufzunehmen.

Denken Sie darüber nach – wann haben Sie das letzte Mal ein Ladegerät gekauft? Wie viele der in Ihrem Haus oder Büro angeschlossenen Ladegeräte wurden in der Vergangenheit gekauft?

Wenn Sie sich jetzt dafür entscheiden, die Ladevorteile von GaN zu nutzen, können Sie dies tun, ohne die Prämie zu zahlen, die normalerweise mit modernster Technologie verbunden ist.

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