GaNとはどういう意味ですか？
GaNは窒化ガリウムの略です。さまざまな電子機器において、エネルギーを電力に変換するために使用される半導体である。窒化ガリウムは、90年代初頭から発光ダイオードとして使用されてきました。例えば、ブルーレイプレーヤーをお持ちの方は、ディスクを読み取るレーザーが窒化ガリウムでしたね。
写真右：「iPhone充電中」（/uploads/iPhone-charging.jpg しかし、最近では、シリコンの後継として、ノートパソコンや携帯電話など、多くの家電製品に搭載されているバッテリーを充電するための半導体として、窒化ガリウムが使われているのです。シリコン半導体の何が問題なのか？
電子機器の黎明期から、技術者は生の電気をいかに速く、効率よく電力に変換するかを考えてきた。この変換の過程で、電力に変換されなかった電気は、熱として浪費される。
図1.真空管式GaN充電器.jpg 例えば、1950年代に戻って、真空管を見てみましょう。真空管は大きくて高価なだけでなく、かなりの熱を出すので効率が悪い。次に登場したのがトランジスタだ。トランジスタは小型で安価、しかも電力を有効に変換する能力が非常に高い。 図1.トランジスタと導電体[]（/uploads/transisters and-conductors.jpg） やがて、半導体材料としてシリコンが広く採用されるようになった。シリコンは電気伝導性に優れ、製造コストが安い。シリコンは何十年にもわたって標準的な材料として使われ、技術者はさらに安いコストでより良い性能を得ることができるようになった。 しかし、残念なことに、シリコンはその効率の頂点に達してしまった。つまり、シリコンはもはや改良の余地がなく、事実上行き詰まりを迎えているのだ。このことは、今日の世界では問題である。電力効率の要求や環境規制によって、シリコン半導体は現代の要求についていけなくなりつつあるのだ。GaN チャージャーはどのように機能するのか？
技術的なことはともかく、半導体にはバンドギャップと呼ばれるものがあります。これは、固体物質がどの程度電気を通すことができるかを示すものです。窒化ガリウムは、シリコンよりもバンドギャップが広い。その結果、窒化ガリウムの充電器は、シリコンよりも高い電圧と高い温度を扱うことができます。しかし、一般消費者にとってはどうなのでしょうか？
GaN チャージャーの利点は何ですか？
シリコンベースの充電器に対して、窒化ガリウムを使用することには多くの利点がありますが、最大の利点は効率です。前述したように、窒化ガリウムはシリコンに比べてより高い電圧と温度を扱うことができます。これは、GaNの充電器が、生の電力を使用可能な電力に変換する効率が高いためです。その結果、熱の発生がかなり少なくなり、無駄なエネルギーが少なくなります。
さらに、熱の発生が少ないため、GaN充電器のコンポーネントをより近くに配置することができる。つまり、シリコンベースの充電器よりもはるかに小型化することができるのだ。 さらに、窒化ガリウムは、より高い電圧でエネルギーを伝導することが可能である。シリコンよりもはるかに速く電流を流すことができるのです。つまり、シリコンを使った充電器よりも、GaNを使った充電器の方が、より速く充電できるということです。 つまり、GaN充電器は、シリコンベースの充電器よりも電力効率が高く、非常に小型で、デバイスをより速く充電することができるのです。GaN充電器は複数のデバイスに互換性がありますか？
GaN充電器は非常に小さいので、USB-C Power Deliveryを組み込んでいます。平たく言えば、USB-C Power Deliveryは高速充電プロトコルです。一般的な充電器よりも高いレベルの電力を供給します。例えば、USB-C PDは標準的な5Wの充電器よりも最大70％速くデバイスを充電することができます。
残念ながら、すべてのデバイスがUSB-C PDに対応しているわけではありません。しかし、iOSユーザーにとっては、iPhone 8以降がUSB-C PDに対応し、多くのAndroid携帯電話、タブレット、さらにはノートパソコンにも対応していることが嬉しいことでしょう。お使いのデバイスがUSB-C PDに対応しているかどうかは、ユーザーマニュアルやメーカーのウェブサイトを参照してください。
USB-C PD充電に対応している機器であれば、USB-C充電ケーブルと、USB-C PD対応の壁掛け充電器や車載充電器も必要です。(GaN USB-C PD充電器は、さまざまな価格帯のものが販売されています。では、どれを買えばいいのでしょうか？
それは、あなたのデバイスがどれだけの電力を必要としているかによります。一般的に、ラップトップのような大型のデバイスには、30～100Wの電力供給が可能な充電器が必要でしょう。タブレットは18 - 30W、携帯電話は18 - 45Wの間のどこかを必要とするでしょう。お使いの機器に適した充電器をお求めになるには、機器の製造元の推奨事項をご参照ください。
GaN充電器に関する推奨事項
窒化ガリウムの充電器は、あらゆる小売店で見つけることができます。Best BuyやWalmartのような実店舗からAmazonのようなオンライン小売店まで、問題なく見つけることができます。しかし、多くのメーカーから多くのモデルを選択することができます。新しいGaN充電器の引き金を引くために、現在入手可能な最高のものをいくつかピックアップしてみました。
1. Hyphen-X 100W GaN急速充電器
複数のデバイスを同時に動作させる必要がある場合、Hyphen-X GaN充電器は、あなたの充電ニーズをすべて満たすことができます。2つのUSB-Aと2つのUSB-Cタイプのポートで、最大4つのデバイスを同時に充電することができます。そのため、2台のノートパソコンと、スマートフォン、スピーカー、テーブルランプなど、他の2つのデバイスを同時に充電することができます。
Hyphen-X充電器は、業界グレードのGaNチップInnoscience Power ICを搭載し、ほとんどの代替品よりも高い電力と優れた性能を提供します。充電時間は約1時間で、加熱の問題が少なく、充電効率が高いことを意味します。定格出力は100Wで、MacBook Air、Dell XPS、iPad Pro、iPhone 13/12/11などのデバイスの急速充電に十分なパワーがあります。
2. ベルキン デュアル68W GaNチャージャー
超高速GaN充電を利用できるデバイスを2台以上持っている場合はどうでしょうか。Belkin Dual 68W GaN Chargerを使えば、ノートパソコンと携帯電話を同時にトップアップすることができるようになります。この充電器は、各デバイスに最も安全かつ効率的な充電を検出することができ、インテリジェントな電力共有技術を備えています。
ベルキンは、ノートパソコンと携帯電話を同時に充電することができます。 ベルキンのデュアルGaN充電器は、1台のデバイスを充電する場合、60Wの電力を供給します。両方の充電ポートが使用されている場合、充電器は電力を分割します。1つのポートはノートパソコンなどの大型機器専用で、50Wの電力を供給します。もう1つのポートは、携帯電話用に残りの18Wを供給します。3. Amazonベーシック 100W 4ポートGaNウォールチャージャー
たくさんのデバイスを充電する必要がありますか？Amazon Basics 100W Four-Port GaN Wall Chargerは、あなたをカバーしています。この充電器は2つのUSB-Cポートを備えており、1つは60Wを出力し、もう1つは18Wを送り出しています。つまり、携帯電話だけでなく、ノートパソコンのような大きなデバイスも簡単に充電することができます。さらに、17WのUSB-Aポートも2つ搭載しています。
写真左から Amazon Basicsの4ポートGaN充電器は、これだけのポート数を持ちながら、バッグに入れて持ち運べるサイズに仕上がっています。本体は、わずか3.15″ x 3.14″ x 1.16″（8.02cm x 8.00cm x 2.95cm）です。AmazonBasics 4ポートGaN充電器では、すべてのデバイスをトッピングする任意の問題を持っていないはずです。さらに良いことに、それはどちらかの銀行を壊すことはありません。この記事を書いている時点では、50ドル以下で手に入れることができます。
4. Basesus 65W 3ポート充電器
GaN充電器を試してみたいけれど、値段が高くて断念し、多くのGaN充電器にはお粗末な充電ポートが1つしかないという事実を受け入れるのに苦労しているのではありませんか？Baseus 65W 3ポート充電器は、まさにあなたが探しているものです。
65Wの電力で35ドルという希望価格で、これはあなたが手に入れることができる最も安いGaN充電器の1つです。さらに、2つのUSB-Cと1つのUSB-Aの合計3つの充電ポートを備えていることも大きな特徴です。あまり知られていないブランドの製品ですが、Amazonでは5つ星のうち4.5を獲得しており、一見の価値があります。
5. TECKNET 65W PD 3.0 GaN チャージャー
TECKNET 65W GaN充電器は、Type-Cポート2つとType-Aポート1つを搭載し、PPS技術によるパワーデリバリー3.0充電に対応しています。MacBook ProなどのノートPCを2時間以内にフル充電することができます。さらに、iPhone 13、iPad Pro、Galaxy S21 Ultra、MagSafe、そしてNintendo Switchなど、幅広いスマートフォンやデバイスに対応しています。
この充電器は、高品質のABS樹脂とPC樹脂のブレンドで作られており、過電流や過熱に対する保護とともに、耐久性のあるシェルを実現します。これらの機能はすべて、通常の充電器よりも50％小さい、約0.25ポンドの重さの筐体に詰め込まれています。さらに、折りたたみ式のプラグデザインで、よりポータブルに、より簡単に収納することができます。
よくある質問
1. GaN充電器は、電気自動車の充電にも使えるのですか？
今のところありません。しかし、いつかGaN充電器で電気自動車を充電することを想像するのは、決して突飛なアイデアではありません。実際、スマートフォン用の超高速充電器を製造しているNavitas Semiconductor社は、次の大きな賭けとして、オール電化車ユーザー向けにGaNベースの充電装置を作ると表明しています。
2. GaN充電器は未来なのか？
その可能性は十分にあります。GaN充電器は、シリコンベースの充電器よりも効率が良いだけでなく、場所を取らない。また、部品点数が少ないので、大量生産が可能です。また、窒化ガリウムはシリコンよりもバンドギャップが大きいので、高電圧や高温に対応しやすい。これらを総合すると、GaN充電器はシリコン系充電器のシェアを抜く可能性が高いと言える。
3. 3.シリコン系充電器と比較して、GaN系充電器はどのくらい速いのか？
GaN系半導体は、その特性の違いから、通常のシリコン系充電器に比べ、20倍以上高速に動作する。さらに、シリコンの半分のサイズと重量でありながら、3倍の電力と充電速度を提供することができます。
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