مثل أي شخص آخر ، لدي كومة من أجهزة شحن الهاتف العشوائية التي لا يتم استخدامها في الغالب. لقد قمت بإعادة تدوير كل تلك البشعة منخفضة الطاقة تستخدم ليكون جيدًا بما يكفي لشحن الهاتف والاحتفاظ بـ أفضل شواحن USB-C، ولكن لا يزال لدي أكثر مما أحتاجه. لدي الكثير من الأشخاص الذين يدعمون USB-C Power Delivery ، لذلك لا يهمني حقًا أن يتظاهر صانعو الهواتف بالاهتمام بالبيئة ولا يقومون بتضمين واحدة في الصندوق.
أنا أيضًا نادرًا ما أستخدم أيًا منها ، لأن لديّ واحدًا أفضل كثيرًا من جميع النواحي. تراه في الصورة أعلاه ، حيث يبدو وكأنه مجرد شاحن آخر ، لكنه في الواقع شاحن Aukey USB Type C نيتريد الغاليوم 100 واط. إنه أكبر قليلاً من الشاحن التالف الذي كان يأتي مع كل هاتف ، ولكنه أيضًا قوي بما يكفي لشحن جهازي كمبيوتر محمول في نفس الوقت وبالكاد يسخن عند اللمس.
صفقات VPN: ترخيص مدى الحياة مقابل 16 دولارًا وخطط شهرية بسعر 1 دولار وأكثر
هذا بسبب GaN: نيتريد الغاليوم. انه شيء علينا جميعا أن نهتم وسأخبرك لماذا.
ما هو GaN؟
لقد رأيت أعلاه أن GaN هو اختصار لنتريد الغاليوم ، لكن هذا لا يفعل الكثير لإخبارك بما هو عليه. إذا سألت شخصًا مهووسًا بالهندسة عما سيخبرك به أن GaN هو مركب يمكن استخدامه كأشباه موصلات ذات فجوة الحزمة المباشرة مادة لتصنيع أشياء مثل الترانزستورات والثنائيات ، تم استخدامها لأول مرة في أوائل التسعينيات في تصنيع مصابيح LED ، ذات فجوة نطاق
3.2 فولت يجعلها قادرة على التعامل مع الجهد العالي ودرجات حرارة التشغيل العالية مقارنة بالسيليكون.
المصدر: جوجل
هذا ليس مفيدًا جدًا لمعظمنا أيضًا. إنه مهم لأن هذه هي الأسباب التي جعلت العديد من الشركات تقضي الكثير من الوقت في تطوير طرق لاستخدام GaN - إنها مادة شبه موصلة فعالة للغاية وقوية للغاية. ستجد GaN مستخدمًا في الكثير من التطبيقات المختلفة بدءًا من ترانزستورات مقاومة للإشعاع للأقمار الصناعية لمضخمات الطاقة لمعدات الميكروويف. والأهم بالنسبة إلينا ، ستجده أيضًا في ملف أفضل شواحن جدارية صغيرة من GaN.
السيليكون مقابل الجاليوم
في معظم الحالات ، حل GaN محل السيليكون حيثما أمكن ذلك. يعد السيليكون أحد أكثر المواد شيوعًا على الأرض ، وبدونه لم تكن الإلكترونيات لتتقدم أبدًا إلى ما وراء الأنبوب المفرغ. قاد السيليكون بمفرده تقريبًا اختراع أشباه الموصلات واختراع ما يسمى بـ MOSFET السيليكون (ترانزستور التأثير الميداني لأكسيد السيليكون) هو سبب وجود أجهزة كمبيوتر ومعظم الأجهزة الرقمية الأخرى اليوم. كان السيليكون والطرق المختلفة لاستخدامه في بناء الإلكترونيات إنجازًا رائعًا.
لكن الاستخدامات العملية للسيليكون بلغت ذروتها - لا يمكنها الاستمرار في تلبية الطلب على الأفكار والاختراعات الأحدث والأفضل. وفقا لممثل من أنظمة GaN، وهي شركة تصنع ترانزستورات GaN وتطور تطبيقات جديدة لها ، "نحن نصل الحد النظري لمقدار MOSFET من السيليكون الذي يمكن تحسينه وكيف يمكن أن تكون فعالة في استهلاك الطاقة. "
بالطبع ، ستشعر الشركة التي تصنع مكونات GaN بهذه الطريقة ، لكن العلم يدعم التأكيد. بدون التعمق في حفرة أرنب مليئة بالمصطلحات الهندسية ، يمكن لأشباه الموصلات GaN الحفاظ على الفولتية العالية لفترة أطول والبقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة التي من شأنها أن تذوب أشباه الموصلات السيليكونية. ينتقل التيار بشكل أسرع عبر أشباه الموصلات من الجاليوم أيضًا ، مما يعني أنها أكثر كفاءة ، وتفقد طاقة أقل عند التبديل ، وتعمل بشكل أكثر برودة تحت نفس الحمل.
يعتبر GaN أكثر أمانًا من السيليكون ، وأكثر مقاومة للحرارة من السيليكون ، وناقلات الفولتية أعلى من السيليكون ، وأكثر كفاءة من السيليكون.
أخيرًا ، تشغل أشباه الموصلات GaN مساحة أقل على لوحة الدائرة ، لذلك يمكن للأجهزة الأصغر أن تنقل بشكل موثوق قدرًا متساويًا من الطاقة أو حتى طاقة أكبر من المكافئ القائم على السيليكون. يعتبر GaN أفضل في كل طريقة قابلة للقياس تقريبًا.
ما أعاق استخدام GaN في السلع الاستهلاكية الرخيصة التي يمكن التخلص منها - ونعم ، بالنسبة للعمالقة العالميين الذين يصنعون أشياء مثل شواحن الهواتف ، فهي رخيصة ويمكن التخلص منها - كانت التكلفة. تنخفض هذه التكاليف ببطء مع التطورات مثل استخدام الجاليوم فوق السيليكون حتى تتمكن المصانع الحالية من إنتاج المعدات ، ونحن قريبون جدًا من نقطة يكون فيها استخدام الجاليوم فوق السيليكون مكلفًا محايد بسبب الآثار الجانبية الإيجابية: تقلل مكونات GaN من حجم وتكلفة المكونات الأخرى ، كما أن الكفاءة الأفضل تعني أن الأعمال التجارية يمكنها تلبية معايير بيئية أكثر صرامة.
لماذا نحن يجب أن تهتم
لقد قلت الكثير عن كيفية استخدام GaN ، ولماذا يتم استخدامه ، ولماذا ستنتقل صناعة الإلكترونيات بأكملها ببطء نحوها. أفضل وأقوى وأسرع وكل ذلك. لكن لماذا يجب نحن رعاية؟ الجواب بسيط حقًا - ليست كل أجهزة الشحن متساوية.
تواصل Android Central مع كريستوفر رولاند ، محلل أشباه الموصلات في مجموعة سسكويهانا الدولية بسؤال بسيط: ما الذي يجعل GaN أفضل للصناعة ، وما الذي يجعل استخدامه أفضل للمستهلكين؟ رده الثاقب مباشر في صلب الموضوع ولا يمكنني أن أتفق معه أكثر:
مقابل CMOS التقليدي (السيليكون) ، يسمح GaN بجهد أعلى في عامل شكل صغير ، دون فقدان الحرارة أو تبديدها. بعبارة أخرى... يمكنك شحن أشيائك بشكل أسرع باستخدام قالب طاقة أصغر لا يسخن.
ليس لأنك بحاجة إلى لبنة الطاقة الصغيرة التي يمكنها شحن هاتفك ليصبح أصغر حجمًا ، ولكن لأنه يمكنك الحصول على لبنة طاقة صغيرة جدًا يمكنها شحن هاتفك بشكل أسرع. أو اشحنه دون أن يسخن. أو اشحن أكثر من جهاز في وقت واحد.
لدي شاحن واحد يشحن كل شيء. وأعني كل شيء.
يمكنك حتى شراء لبنة شحن أكبر قليلاً قادرة على استبدال طوبتي طاقة تقليديتين للكمبيوتر المحمول داخل حقيبة السفر الخاصة بك. أوه ، إنه يشحن أيضًا هاتفك وجهازك اللوحي والكاميرا وسماعات الرأس أيضًا.
تشعر الشركات التي تصنع شواحن GaN بنفس الطريقة. أثناء التواصل مع العديد من الشركات المصنعة الشهيرة مثل Aukey أو Belkin ، قيل لي نفس الشيء مرارًا وتكرارًا: تسمح لنا GaN بصنع المنتجات التي تناسب احتياجات العملاء بشكل أفضل من أي وقت مضى. هذا صحيح - من منا لا هل تريد شاحنًا قادرًا على توفير المزيد من الطاقة ، وهو أصغر ، وأكثر أمانًا في نفس الوقت؟
مع انخفاض التكاليف والمزيد من الشركات المصنعة التي تقدم أجهزة شحن GaN عالية الطاقة ، لا يوجد سبب لا يجب عليك شراء واحدة في المرة القادمة التي تحتاج فيها إلى طريقة للحصول على الطاقة من الحائط إلى هاتفك أو آخر أداة.
جيري هيلدنبراند
جيري هو نجار هاو ويكافح ميكانيكي شجرة الظل. لا يوجد شيء لا يستطيع تفكيكه ، لكن أشياء كثيرة لا يمكنه إعادة تجميعها. ستجده يكتب ويتحدث برأيه بصوت عالٍ على Android Central وأحيانًا على تويتر.