功率电子器件中金属材料回收技术综述与展望

在碳中和目标下,可再生能源发电、智能电网、新能源汽车等技术的推广极大地加快了高功率密度、高工作频率电子器件的应用,其中,新能源汽车逐渐进入退役高峰,将会使其下游零部件之一的功率电子器件迎来报废高峰。功率电子器件中的基板材料、金属化层以及连接材料中金属资源种类丰富,具有极高的回收利用价值。本文面向碳中和情景,聚焦典型功率电子器件功能、结构、组成特性,基于现有金属资源化技术进行详细讨论并展望,重点梳理了Si基芯片材料、贱金属(Cu、Ni、Sn等)和贵金属(Au、Ag等)的回收技术,总结了针对功率电子器件的整体回收流程,为未来功率电子器件大规模退役及金属回收提供技术部署。

中国科大在功率电子器件领域取得重要进展

近日,中国科大微电子学院龙世兵教授课题组的五篇论文入选第36届功率半导体器件和集成电路国际会议(IEEEInternational SymposiumonPower SemiconductorDevices andICs,简称IEEEISPSD)报告。IEEEISPSD是功率器件领域最具影响力和规模最大的顶级国际学术会议,被认为是功率半导体器件和集成电路领域的奥林匹克会议,IEEEISPSD2024于今年6月2日至6月6日在德国举办。中国科大微电子学院郑柘炀特任教授和徐光伟特任研究员带队参加此次盛会。

氮化镓功率电子器件上欧姆接触电极研究进展

GaN基功率电子器件已经被应用在电子产品、电气设备和充电器等领域。如何进一步提高现有GaN基功率器件性能是接下来研究的重点。其中,金属/GaN界面上较大的欧姆接触电阻一直是影响器件性能及可靠性的一个问题。该文综述总结近年来在GaN基功率器件结构中的欧姆接触电极及不同类型欧姆接触方案的研究成果。在简要介绍几种典型的功率电子器件结构中的欧姆接触之后,将分别讨论n型GaN、p型GaN、Al GaN/GaN异质结上的欧姆接触,以及对于无金欧姆接触技术的各种尝试和成果。最后,对未来的发展趋势作出展望。

空中客车公司和意法半导体合作研发功率电子器件

最近,空中客车公司(Airbus,以下简称空客)和意法半导体签署了一项功率电子技术研发合作协议,以促进功率电子器件更高效、更轻量化,这对于未来的混动飞机和纯电动城市飞行器发展至关重要。在签署该合作协议前,双方已充分评估了宽禁带半导体材料给飞机电动化带来的种种好处。

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件，碳化硅（SiC）器件在很多方面都已体现出了优越的性能，硅基氮化镓（GaN）器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而，高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题，同时，器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。

功率电子器件用高热导热率的封接、封装材料

当今,功率电子器件的发展方向是大功率、超高频,热耗散成为关键技术问题。本文对常用和前瞻性的陶瓷基和金属基高热导率的材料作了介绍和评估。特别是指出了它们在实际应用中优缺点。

氮化镓功率电子器件封装技术研究进展

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)以其击穿场强高、导通电阻低、转换效率高等特点引起科研人员的广泛关注并有望应用于电力电子系统中,但其高功率密度和高频特性给封装技术带来极大挑战。传统硅基电力电子器件封装中寄生电感参数较大,会引起开关振荡等问题,使GaN的优良性能难以充分发挥;另外,封装的热管理能力决定了功率器件的可靠性,若不能很好地解决器件的自热效应,会导致其性能降低,甚至芯片烧毁。本文在阐释传统封装技术应用于氮化镓功率电子器件时产生的开关震荡和热管理问题基础上,详细综述了针对以上问题进行的GaN封装技术研究进展,包括通过优化控制电路、减小电感L_(g)、提高电阻R_(g)抑制dv/dt、在栅电极上加入铁氧体磁环、优化PCB布局、提高磁通抵消量等方法解决寄生电感导致的开关振荡、高导热材料金刚石在器件热管理中的应用、器件封装结构改进,以及其他散热技术等。

GaN基功率电子器件及其应用专辑特邀主编述评

GaN基功率电子器件因其具有开关速度快、开关频率高、工作结温高、通态电阻小、开关损耗低等优势,适合应用于新型高效、大功率等的电力电子系统。国内关于GaN基功率电子器件的研究已经取得了较为明显的进展,但与发达国家相比仍有一定的差距。为此,《电源学报》特别推出了“GaN基功率电子器件及其应用”专辑,基本涵盖GaN功率电子器件及其应用研究的热点问题,展示了不同研究机构和企业在该领域的研发现状,具有良好的学术研究和应用参考价值。

高耐压Si基GaN功率电子器件

基于Si基GaN HEMT材料制作了击穿电压530V、无场板的功率电子器件。器件制作工艺与现有GaN微波功率器件工艺兼容。研究了器件栅漏间距与击穿电压的关系。器件栅宽为100μm,栅漏间距为15μm时,得到的GaN HEMT器件击穿电压530V,最大电流密度536mA/mm。器件的特征通态电阻为1.54mΩ·cm2,是相同击穿电压Si MOSFET器件特征通态电阻的二十五分之一。所制作的6mm栅宽器件击穿电压400V,输出电流2A。该器件的研制为制作低成本GaN HEMT功率器件奠定了基础。

集成功率电子器件技术述评

一、引言 自从四十年代后期发明晶体管以来,半导体器件技术基本上是按照两个分支向前发展,即集成电路电子器件技术和电力电子器件技术。前者需要处理的是信息,从小规模、中规模、大规模发展到今天的超大规模集成电路。后者处理的是功率,从小功率、中功率、大功率发展到目前的特大功率器件。

基于p-GaN结构的GaN HEMT功率电子器件和数字电路单片集成技术

基于含p-GaN帽层的Si基GaN材料,实现了增强型GaN功率电子器件与数字电路单片集成技术的开发。在同一片晶圆上实现了增强型高压GaN器件、DCFL结构反相器和17级环形振荡器。高压GaN功率电子器件阈值电压VTH达到1.2V,击穿电压VBD达到700V,输出电流ID达到8A,导通电阻RON为300mΩ。基于E/D集成技术的DCFL结构反相器低噪声和高噪声容限分别为0.63V和0.95V;所研制17级环形振荡器在输入6V条件下振荡频率345MHz,级延时为85ps。

塑封半导体功率电子器件分层及可靠性分析

塑料封装是功率半导体器件主要的封装形式,但塑料封装的非气密性会带来潜在的可靠性问题,封装分层就是其中最常见的一种失效模式。封装分层一般是在水汽和热应力的协同作用下发生的,工作温度很高的功率器件极易发生分层。封装分层会导致键合引线脱落、芯片表面金属层或钝化层损伤、爆米花效应、金属的腐蚀,使塑封器件的性能极大降低甚至失效。功率器件的广泛应用对封装可靠性提出了更高的要求。本文主要对塑封功率器件分层进行解释,研究封装分层的具体机制,并提出工艺改进方案。

低成本、大功率GaN功率电子器件

GaN作为第3代宽带半导体的典型代表,具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优异特性。GaN肖特基二极管的性能已经可以和SiC器件相媲美,而且售价比SiC肖特基二极管低30%。

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件，碳化硅（SiC）器件在很多方面都已体现出了优越的性能，硅基氮化镓（GaN）器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。

用于功率电子器件冷却的粘合技术及铜焊接技术

粘合是一种利用特殊设计的热环氧树脂来实现接合的技术,铜焊接则是一种利用高温实现纯金属接合的技术, 本文首先对二者的性能及特点作简单介绍,在此基础上,从热、机械、电子三个方面对这两种技术在风冷应用中的优点和不足进行了探讨。然后,同样是从热、机械、电子三个方面,对铜焊接技术在液冷应用中的优势进行了分析,并给出了应用实例。

用在荧光照明中的功率电子器件

为了降耗节能，用荧光灯、LED或HID替代白炽灯的工作正在全世界范围内进行，并取得了巨大进展。举例来说，电子变压器已用来驱动低电压卤素灯，用于荧光灯的磁性镇流器已经被电子镇流器所取代，而LED已经使用高效的开关电源。其中，替换50／60Hz铁芯变压器或镇流器的主要原因是为了提升效率。不过，新型电子镇流器虽能带来更高的性能和更小的质量或体积，但价格仍偏贵。

石墨烯薄膜可冷却高功率电子器件

随着设备和组件变得越来越小,在未来超高效电子系统的开发中,电子和光电子的散热是一个严重问题.现在,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出一种通过功能化石墨烯纳米薄片高效冷却电子器件的技术,或可为解决这一问题铺平道路.

石墨烯薄膜可冷却高功率电子器件助开发出更小更节能电子产品

随着设备和组件变得越来越小，在未来超高效电子系统的开发中，电子和光电子的散热是一个严重问题。现在，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出一种通过功能化石墨烯纳米薄片高效冷却电子器件的技术，或可为解决这一问题铺平道路。相关研究成果发表在近期《自然·通讯》杂志上。

用于风电等分散型电源中的大功率电子器件的介绍

1用于风力发电机 风力发电有四种连接方式，见表1。这里，仅就DC连接的变频方式和AC连接的双馈方式作说明。