在这项新的研究中，氮化镓(GaN) led及其电源被集成到同一块芯片上。
GaN发光二极管现在可以在与电源电路相同的芯片上制造——使用行业标准的制造技术。
宾夕法尼亚州立大学的研究人员最近就这一里程碑发表了一篇论文，带肖特基势垒二极管整流器的交流三氮化发光二极管,在IEEE电子器件汇刊。
从图片IEEE电子器件汇刊
首先需要注意的是，这些研究人员并没有开发直接使用交流电源的LED。他们所做的是开发一种实用的方法，将氮化镓LED和一个简单的桥式整流器集成到同一个芯片上。这项工作的突破性成果意味着这些led可以直接从110伏交流电源插座运行，而不需要单独的整流ic。
为什么是现在?(不是吗?)
这似乎是一个简单的想法。比led和整流器复杂得多的电路已经被放置在单个芯片上几十年了。
宾夕法尼亚州立大学的徐剑教授他在牛津大学领导了这个项目光子与光电子器件组，解释了其中的困难。“氮化镓(GaN)是一种相当新的材料体系，”Xu说。“这项技术最近才变得成熟;这就是为什么在单个芯片上集成是一个非常新的想法。”
交流LED的想法以前已经被试验过了。事实上，这篇论文的主要作者，Jie Liu，已经研究GaN交流led很多年了。他2013年的论文,胶体量子点使能与交流驱动的氮化镓发光二极管技术，探索了基于gan的led的概念
(a)一个未照明的和(b)一个集成肖特基二极管的照明的微型交流LED刘杰博士论文
然而，以前的尝试要么需要专门的LED结构，要么需要复杂的、不可扩展的制造过程，要么生产低效的LED。
解决低效率问题是新项目成功的关键。当制造硅芯片时，通常采用“湿化学”过程，如氢氟酸处理。但是，正如徐解释的那样，GaN的难度太大了。相反，必须采用“干蚀刻”技术，如电感耦合等离子体蚀刻。
但是干蚀刻本身会在LED表面留下缺陷，从而导致效率低下。最后，人们发现，尽管湿法蚀刻的强度不足以形成芯片，但它可以用来去除干法蚀刻留下的缺陷。徐和他的团队最终开发了一系列干蚀刻和湿蚀刻技术，生产出低缺陷、高质量的设备。
更健壮的发光二极管
通常，LED是由GaN等坚固材料制成的，但驱动电路是由硅组成的。硅不像GaN那样坚固，所以驱动电路通常是导致设备需要更换的原因。由于这些设备都是GaN，它们将是坚韧和弹性的GaN。
徐还指出，LED驱动系统(或电源)的集成也可以大大降低制造成本。这是因为驱动系统的成本超过LED灯泡总成本的一半。
芯片里有什么?
在下图中，左上角示意图出了全gan电路。在这里，我们看到四个肖特基势垒二极管(SBD)在一个桥式整流电路。
在右侧的LED阵列上应用了一个脉动直流。如果正确地选择了led的数量，那么每一个led上的电压降将足以使它们正常工作。
从图片IEEE电子器件汇刊
当然，电桥的输出是脉动直流，所以led发出的光将有120赫兹的闪烁。这将使任何采用这种技术的产品更适合户外部署。在这种应用中，轻质量次于低维护成本。
然而，我们很容易想象未来的产品会附加一个外部过滤器来平滑脉冲，使这些设备适合于更优雅的室内应用。
您正在开发的应用程序可以从这项技术中获益吗?请在下面的评论中告诉我们。
