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充電器の窒化ガリウム(GaN)とは? メリットと選び方をわかりやすく解説

2023年8月30日

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窒化ガリウム(GaN)

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こんな悩みはありませんか?
充電器やモバイルバッテリーのパッケージに「窒化ガリウム(GaN)採用」と書かれているのをよく見かけるけれど、具体的に何が優れているのかよくわからないまま選んでいる――。

この記事では、充電器やモバイルバッテリーに使われている窒化ガリウム(GaN)の特徴とメリット、選ぶときに知っておきたいポイントをわかりやすく解説します。

悩みの背景|なぜ「GaN採用」が選ぶ基準になっているのか

ここ数年、充電器やモバイルバッテリーの小型・軽量・高性能化が急速に進んでいます。
その大きな要因のひとつが、素材に窒化ガリウム(GaN)を採用していることです。

とはいえ、「窒化ガリウム(GaN)採用!従来比○%も小型軽量に」と謳われていても、何がどう優れているのかがわからないまま、なんとなく選んでいる人も多いのではないでしょうか。仕組みを知っておくと、充電器選びで失敗しにくくなります。

窒化ガリウム(GaN)とは?

窒化ガリウム(GaN)
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窒化ガリウム(GaN)は、窒素とガリウムから構成される化合物で、半導体材料の一種です。
従来、充電器の内部に使われてきたシリコン素材に代わる次世代素材として、電子機器や光デバイスなど幅広い分野で使われています。

窒化ガリウム(GaN)の主な特徴

  • 高い電子移動度:電子が材料内を移動しやすく、高周波・高電力のアプリケーションに適している
  • 耐高温性:高温環境でも安定して動作できる
  • 高電界耐性:高い電圧・電力がかかる状況でも安定して動作する
  • 光デバイスへの応用:LEDやレーザーデバイスなど、光を発生・検出する用途にも使われる
  • 高周波デバイスへの応用:無線通信やレーダーシステムなど、マイクロ波・ミリ波を扱う機器にも利用される

窒化ガリウム(GaN)充電器・モバイルバッテリーのメリット

窒化ガリウム(GaN)
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上記の特性を活かすことで、充電器やモバイルバッテリーは次のようなメリットを得られます。

  • 小型・軽量化:効率的な電力変換により、回路をコンパクトに設計でき、同じ出力でも小型・軽量なデザインが実現できる
  • 高効率充電:電力の変換効率が高く、電力ロスが少ないため充電時間を短縮できる
  • 高出力:急速充電や複数デバイスの同時充電で優れた性能を発揮する
  • 低熱発生:効率的な電力変換により発熱が抑えられ、過熱のリスクが低くなる
  • 将来性:研究・開発が現在も進んでおり、さらなる効率向上や新用途への応用が期待できる

まとめると、窒化ガリウム(GaN)採用の充電器は「小型・軽量なのに、電力ロスが少なく速く充電でき、発熱も抑えられている」という特徴があります。

GaN充電器を選ぶときの手順

ステップ1|必要な出力(W数)を確認する

ノートパソコンを充電したいのか、スマートフォンだけなのかによって必要な出力は変わります。
持っている機器の充電に必要なW数を事前に確認しましょう。

ステップ2|ポート数と同時充電の要否を確認する

複数の機器を同時に充電したい場合は、ポート数と、ポートごとの出力配分(合計出力を複数ポートでどうわけ合うか)を確認しておくと失敗が少なくなります。

ステップ3|対応規格(PD・QCなど)を確認する

急速充電に対応するには、充電器と機器の双方が同じ規格(USB PD、Quick Chargeなど)に対応している必要があります。
手持ちの機器の対応規格と合わせて選びましょう。

ステップ4|メーカーの安全基準適合を確認する

PSE技術基準適合など、日本国内で販売するために必要な安全基準を満たしているかを確認しておくと安心です。

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つまずきやすいポイント・注意事項

  • 「GaN採用」だけで高性能とは限らない:GaNを採用していても、出力や搭載チップの設計によって実際の充電速度や発熱の抑え方には差があります。W数や対応規格もあわせて確認しましょう。
  • 複数ポート使用時は出力が分配される:1つのポートで表示されている最大出力も、複数ポートを同時に使うと合計出力の範囲内で分配され、1ポートあたりの出力が下がることがあります。同時充電を想定している場合は仕様表をよく確認しましょう。
  • 旧世代のUSB充電器と混同しない:GaN非採用の従来型充電器と比べて薄く軽いのが特徴ですが、価格だけで判断すると非対応の製品を選んでしまうことがあります。パッケージや商品説明で「GaN」の表記を確認しましょう。

今後期待される素材の進化

窒化ガリウム(GaN)はすでに広く普及した素材ですが、メーカー各社はさらなる小型化・高出力化に向けた技術開発を続けています。

窒化ガリウムをベースにした改良版のほか、窒化アルミニウム(AlN)やシリコンカーバイド(SiC)といった素材の研究も進められています。
ただし、これらは現時点では電気自動車の充電インフラなど別分野での活用が中心で、モバイル向け充電器への本格採用はこれからの分野です。

体験談|GaN充電器に買い替えて感じた変化

筆者は数年前まで、付属の純正充電器やシリコン素材の汎用充電器を使っていましたが、GaN採用の充電器に買い替えてからは、カバンの中でのかさばりが明らかに減りました。

ノートパソコンとスマートフォンを同時に充電しても、以前より発熱が少なく、外出先の作業でも安心して使えています。
選ぶ際は、パッケージの「GaN」表記だけでなく、実際に使う機器の消費電力に見合った出力かどうかを確認してから購入するようにしています。

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まとめ

窒化ガリウム(GaN)は、充電器やモバイルバッテリーを小型・軽量化しながら、高効率・低発熱を実現する素材です。
「GaN採用」の表記だけで選ぶのではなく、必要な出力やポート数、対応規格まで確認することで、自分の使い方に合った1台を選べるようになります。

よくある質問

Q. GaN充電器は高価ですか?
A. 従来のシリコン素材の充電器に比べるとやや高めの価格帯の製品もありますが、小型・軽量化や充電効率の向上といったメリットを踏まえると、コストパフォーマンスは十分にあります。

Q. GaN充電器ならどれを選んでも同じ性能ですか?
A. いいえ。GaNを採用していても、出力(W数)やポート数、対応する急速充電規格はメーカー・製品によって異なります。手持ちの機器に必要な出力・規格に対応しているかを必ず確認しましょう。

Q. 複数のポートを同時に使うと充電speedは落ちますか?
A. 製品によりますが、複数ポートを同時に使うと合計出力の範囲内で電力が分配されるため、1ポートあたりの出力が下がることがあります。同時充電を想定している場合は、仕様表で分配のルールを確認しておきましょう。

 

 

 

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