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氧化镓高体积热容的特性，集成高介电常数界面的结侧冷却架构

article 2026/4/9 4:39:04
速览技术背景与挑战背景虽然宽禁带WBG半导体如SiC、GaN已取得进展但超宽禁带UWBG材料如氧化镓Ga₂O₃具有更高的理论极限。痛点过去十年由于材料和器件的不均匀性以及封装难题其实用功率能力一直停留在千瓦kW级别。解决方案研究团队采用了器件-封装协同优化Device-Package Co-optimisation策略专门针对需要在微秒级时间内处理极高电压和电流的脉冲功率电子应用。关键技术创新独特的散热架构利用氧化镓高体积热容Volumetric Heat Capacity的特性团队开发了集成高介电常数界面的结侧冷却Junction-Side Cooling架构。电场与热管理利用高介电常数层的极化效应重新分布电场。这一设计同时提高了击穿电压并大幅降低了热阻。材料特性利用该设计充分利用了氧化镓在高温下的热稳定性使其能够承受脉冲系统中的瞬态加热。实验验证与里程碑单个子模块在极端结温250°C下承受了 1 kV 电压下的 234 A 脉冲电流。六管芯集成模块实现了1 kHz 频率下的连续 1000 V / 1000 A 开关。历史意义这是首个达到兆瓦级功率容量的超宽禁带多芯片模块。开关性能具有超快开关速度约23 ns和接近零的反向恢复电荷。研究团队与机构主导香港大学The University of Hong Kong的Yuhao Zhang工程研究团队。合作弗吉尼亚理工Virginia Tech的Guo-Quan Lu以及南京大学的Jiandong Ye。

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