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金刚石热沉片,重塑电力电子未来

时间:2025-11-28浏览次数:49

金刚石更高的禁带宽度导致其具有高得多的临界电场和击穿强度。其高体载流子迁移率带来了更低的导通损耗和更高的电流密度优势,而其低介电常数则有助于在高频场景下实现低功耗和小型化设计。

金刚石拥有所有已知材料中最高的热导率。这意味着更低的热阻,从而在给定的结温升下能够实现更高的功率密度,以及更低的热机械应力,也为其作为散热衬底材料提供了应用动力。

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金刚石还具备以下优势:氢终端表面的电子可向价带局部交换,促进2DHG的形成;高抗辐射性使其在高辐射特种场景中具备核心竞争力;借助2DHG的等离子体振荡原理,金刚石在亚太赫兹至太赫兹频段应用中表现突出,其高空穴动量弛豫时间成为关键竞争优势。

对于1,700 V垂直单极功率FET,在425 K/450 K、20 kHz开关频率、1,200 V、50 A的条件下,金刚石器件的尺寸将小近10倍,功率损耗低3倍。但更小的有效尺寸导致金刚石器件的功率密度大得多,对热管理系统提出了更高要求。

传统逆变器采用两个 n 沟道器件,需在器件关断/导通之间插入死区时间以防止桥臂直通,但死区会导致续流二极管导通损耗增加与输出畸变,限制开关频率提升。p 沟道与 n 沟道器件组成的互补型逆变器可简化栅极驱动设计,最大限度缩短死区时间。然而,碳化硅与氮化镓 p 沟道器件存在迁移率低、性能不佳的问题,金刚石 p-FET 与 n 型碳化硅 / 氮化镓 FET 组成的互补型逆变器,可在 100kHz 频率下稳定工作,有效解决这一痛点。

化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业,核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂、氮掺杂)和金刚石复合材料等,引领金刚石及新一代材料革新,赋能高端工业化应用,公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。

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