大功率电源

大功率LED荧光光源BGU-LED-MH-scope5（蔡司专用）专为国际知名光学品牌蔡司显微镜而造，兼容蔡司2021年明星产品 Axioscope5/ Axioscope7两款型号，共同实现高品质的荧光成像效果。长寿命的LED光源和高品质荧光滤光组是高品质荧光成像的保证。有单色荧光、双色荧光及多色荧光等多种配置方案可选。采用大功率LED光源，集成模块化设计专利产品，荧光通道一键切换，快速响应。前方位拨动滑块切换荧光通道光源和荧光滤光片组联动，一键切换，操作顺畅。采用高品质荧光滤片组，OD值6,高信噪比；多种波段可选，应用于多种领域的荧光检测。LED即开即用，开机无须预热 使用寿命长，人工维护成本低；可通过电源适配器实时显示荧光亮度情况，实现荧光强度精准控制。荧光滤色片:紫外通道:UV: BP360/50nm FT:415nm BP:460/50nm蓝色通道:B : BP477/35nm FT:505nm BP:530/40nm绿色通道:G : BP540/25nm FT:565nm BP: 605/55nm最多可搭配3组滤光片和保留一组明场观察通道荧光光源:标配大功率LED光源，寿命20000小时以上电源箱:亮度连续可调，可数显强度，额定电压/电流:AC100-240V 50/60Hz0.3A匹配显微镜:Zeiss Axioscope 5/ Axioscope 7可选荧光滤色片组:紫外通道:uV: BP360/50nm FT: 410nm LP:420nm蓝色通道:B : BP477/35nm FT:505nm LP:510nm绿色通道:G : BP540/25nm FT:570nm LP:575nm紫色通道:V :BP405/10nm FT:455nm LP:460nm黄色通道:Y : BP562/40nm FT:593nm BP:640/70nm红色通道:R : BP635/30nm FT: 660nm BP: 710/80nm医疗检测应用：真菌结核杆菌呼吸道七联检，呼吸道病毒妇科检查 滴虫脑炎CTC大功率LED荧光光源BGU-LED-MH-scope5（蔡司专用）专为国际知名光学品牌蔡司显微镜而造，兼容蔡司2021年明星产品 Axioscope5/ Axioscope7两款型号，共同实现高品质的荧光成像效果。长寿命的LED光源和高品质荧光滤光组是高品质荧光成像的保证。有单色荧光、双色荧光及多色荧光等多种配置方案可选。如果您对大功率LED荧光光源BGU-LED-MH-scope5（蔡司专用）感兴趣，欢迎您的咨询！产品彩页：大功率LED荧光光源BGU-LED-MH-scope5（蔡司专用）

2000bdc连续流大功率超声波破碎系统技术特点： 1.应用了最新的超声波发生器技术和持续过程控制工艺 2.专利的闭环回路振幅控制使产品在操作性能、连贯性和生产效率方面有了更出色的表现 3. 内置数字控制、可从10至100范围进行调制。 4.最大处理流量38升/分，适生物制品制备与生产。 5. 液体接触部件皆以防腐蚀材料制造，延长使用寿命。 6.可以提供包括样品输送，冷却，自动控制的完整解决方案性能参数： 2000bdc发生器 20:1.1 20:2.2 20:3.3 30:1.5 40:0.4 40:0.8 输出功率 1100w 2200w 3300w 1500w 400w 800w 电源 200-240V AC,50/60Hz,1￠ 频率 20KHz 20KHz 20KHz 30KHz 40KHz 40KHz 在青岛制药行业的应用：

近日，由中科院高能所和湖北汉光科技公司共同研制的2998MHz速调管批量中标武汉大学先进光源项目1.0 GeV电子直线加速器采购项目，标志着国产大功率速调管将批量应用于大型科研装置上，推广应用取得重大突破，为推动国产大功率速调管做大做强具有重要意义。该速调管是在陈和生院士工作站和大功率速调管合作研发基地平台的支持下，基于北京正负电子对撞机直线加速器用国产2856MHz速调管设计和运行经验，以周祖圣研究员为主的速调管研究团队负责设计、研发，湖北汉光科技股份有限公司负责加工制造，首支样管于2019年6月完成加工制造，并通过专家组测试验收，各项指标达到国际同类产品水平。速调管是超高真空微波功率放大器件，是加速器的主要设备，我国现正在运行的大型加速器科研装置所使用的大功率速调管大部分为进口。团队将以此为基础，再接再厉，攻坚克难，继续推动国产速调管的研发和更广泛应用，突破国产化关键技术，一方面满足国内科研、高技术产业的需求，同时带动相关高技术产业的发展。国产2998MHz速调管

全国大功率激光器应用分技术委员会在武汉成立 　　曾被国外垄断的大功率激光器技术，通过技术标准创新，现已转化为我国具有完全自主知识产权的尖端产品。11月11日，全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会大功率激光器应用分技术委员会，在湖北武汉东湖国家自主创新示范区成立。 　　大功率激光器是激光产业的高端核心技术。30年来，我国对大功率气体激光器、大功率固体激光器、高功率激光传输聚焦加工系统、大功率激光加工工艺等，实行了引进、吸收和消化，逐步开发出各种大功率的激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面处理的成套设备。随着这些高新技术的广泛应用，使钢铁、汽车、能源、电子、船舶等支柱产业的技术能力和制造水平得到迅速提升。 　　然而，与美国、欧盟、日本等国相比，目前我国在大功率激光器的制造水平和应用规模上，尚处在初级研制或小规模生产阶段，尤其是高端的大功率激光器与激光加工成套设备几乎全部依赖国外进口。究其原因，主要是我国的大功率激光器尚未达到生产标准化，难以保证产品质量和提高技术档次，同时也限制了发展规模。因此，大功率激光器应用专业的标准研制，是促进我国激光产业科学发展的攻关大课题。 　　近几年来，武汉华工激光工程有限公司旗下的科威晶激光技术有限公司，在引进生产大功率激光器的过程中，借助武汉华工激光工程有限公司的自主研发和标准创新，成功地开发出4000瓦轴快流二氧化碳激光器。这项拥有完全知识产权的大功率激光器，入选国家重点新产品计划，今年产销量可望达到120台。从此，国产大功率激光器实现了规模化量产，跻身于世界大功率激光器7大生产企业。 　　武汉华工激光工程有限公司自主制定的大功率激光器生产标准，达到了国外先进水平。自2008年开始，湖北省和武汉市的质监部门积极支持该公司筹备激光领域的国家级标准化分技术委员会，以此提高我国大功率激光器应用专业的整体水平，缩短与国际先进水平的差距。经国家标准化管理委员会批准，由武汉华工激光工程有限公司申办的全国光辐射和激光设备标准化技术委员会大功率激光器应用分技术委员会，正式落户武汉东湖国家自主创新示范区。 　　在全国大功率激光器应用分技术委员会一届一次工作会议上，确定北京工业大学激光工程研究院院长左铁钏等25位专家担任该委员会委员，武汉华工激光工程有限公司为该委员会秘书处承担单位。 　　据了解，作为我国激光领域的首个国家级标准化分技术委员会，将站在行业发展的战略高度，对国内外大功率激光器应用加工设备的相关标准进行对比分析 组织编制大功率激光器应用的标准体系，制定大功率激光器应用技术和安全辐射等基础标准。

记者日前从中科院电工所获悉，由该所太阳能热发电实验室承担研制的大功率太阳炉聚光器近日在宁夏惠安堡镇竣工，其成功研制表明我国科研工作者已掌握了大型高精度聚光器的核心技术和制作工艺。 　　“太阳能聚集供热方法的研究及成套设备的开发”是国家“973”项目和“863”太阳能制氢课题子课题。大功率太阳炉聚光器经过近3年的研制，各项技术参数经过精心调试，已达到合同要求，并在太阳能制氢试验试运行中产出氢气。 　　据介绍，该太阳炉系统由3个平整度为1毫米的120平方米的正方形定日镜、跟踪控制系统、300平方米大型高精度抛面聚光器、太阳炉和制氢系统组成。其中，定日镜边长11米，成三角形排列，后面一座高出前面两座1.8米。聚光器为旋转抛物面，旋转轴与地面平行，距地3米。根据惯例，太阳直射辐射按照1000瓦/平方米计算，该太阳炉的总功率是0.3兆瓦。此套系统是我国自主研发的第一台大功率太阳炉聚光器，总聚光面积300平方米，跟踪精度好于1毫弧度，峰值能流密度设计值高达10兆瓦/平方米。该太阳炉的热功率在世界排名第三，前两位分别位于法国的科学研究中心(CNRS)和乌兹别克斯坦物理研究所内。 　　该系统通过将平面定日镜作为反射器把太阳光反射到对面的抛面聚光器上，经过抛面聚光器聚焦至焦点位置的太阳炉中心处，中心高温高达约3000℃，可在氧化气氛和高温下对试验样品进行观察，不受燃料产物的干扰。目前，该系统平台与西安交通大学的反应器接口已经成功产出氢气。

截至3月20日，在曙采超稠油蒸汽驱杜84-33-69井现场，辽河油田采油工艺研究院井下大功率电加热提干装置，自1月11日成功投运，已连续平稳运行70天，加热功率突破1兆瓦，在每小时5.5吨的注汽速度下，井底蒸汽干度提高36%。超稠油蒸汽驱杜84-33-69井现场这标志着世界首台套1兆瓦井下大功率电加热蒸汽提干装置试验成功，迈出了辽河油田实现能耗及碳排总量双控降的坚实一步，在国内外稠油热采领域开辟出一条崭新的绿电消纳、降碳减排之路。研究背景作为国内陆上最大的稠油生产基地，辽河油田主要通过蒸汽锅炉实现注蒸汽热采开发，期间产生的热损失会极大增加能耗和碳排放量，严重制约油田绿色低碳转型发展。油田生产现场为实现国家“碳达峰、碳中和”目标，辽河油田围绕集团公司“清洁替代、战略接替、绿色转型”发展战略，加大清洁能源替代和控碳减碳力度，油田公司加大了井下大功率电加热技术攻关力度，按照 400千瓦、1兆瓦、3兆瓦“三步走”战略部署开展技术攻关与应用，助力辽河油田实现绿色转型发展。井下大功率电加热技术采油院企业高级专家张福兴表示：“以往稠油注汽都是在井口烧天然气，这套装置通过电加热器实现井口内外转换，可以在井下对蒸汽进行二次加热，相当于一个地下的清洁锅炉，大大提高了加热效率，可以通过降低锅炉出口干度的方式减少天然气用量，与此同时通过电加热达到提升井底蒸汽干度的效果。”井下大功率电加热技术工作原理看似简单，但每次技术升级难度极大。十三年的攻关历程，才带来了井下大功率电加热技术的成功突破。2011年：率先研发出150千瓦、450℃电点火装备，在多个油田推广应用90余井次，增油降本效果显著。2021年：成功研发出国内领先的400千瓦井下大功率电加热提干技术。2022年：着手研究1兆瓦井下大功率电加热技术。2023年：成功研发出世界首台套1兆瓦井下大功率蒸汽提干装置。从400千瓦到1兆瓦，意味着什么？张福兴表示，这是革命性、颠覆性的突破。科研人员多次深入现场在没有任何成熟经验借鉴参考下，科研团队通过成百上千次理论计算、仿真模拟及室内试验，历时15个月研发，成功突破450℃高温、4千伏高电压绝缘、每米5000瓦高功率密度、外径38毫米极限预制工艺、井口长期高温高压密封技术等7大行业性难题，总体技术达到国际领先水平。项目组计划在深层SAGD、超稠油蒸汽驱开展包括杜84-33-69井在内的3口井先导试验3年，试验期内预计总节约天然气36.75万方，累增油1.2万吨。下一步，项目组将依托集团公司科技专项《稠油大幅度提高采收率关键技术研究》及板块公司先导试验项目《稠油开发井下大功率电加热技术研究与试验方案》，推动传统地面燃气锅炉向新型井下清洁蒸汽发生器转变，在规模推广1兆瓦大功率电加热技术的基础上，加快攻克3兆瓦井下蒸汽发生技术，全面提升电气化率，完成能耗结构调整、实现绿色转型发展。到2030年，井下大功率电加热技术将在辽河油田超稠油蒸汽驱、深层SAGD等领域实现规模应用。从世界首座电热熔盐储能注汽试验站到世界首台套1兆瓦井下大功率电加热蒸汽提干装置，永攀科研高峰的辽河人不惧失败不畏挑战再次攻克难关创造奇迹。

我国大功率激光器单个产品，技术与国际同步，但成套设备技术水平与国际有不小差距，原因何在？11月11日，在“全国大功率激光器应用分技术委员会”成立大会上，该委员会副主任委员、华工激光总经理闵大勇指出，主因是国内大功率激光器没有实现产品标准化。 　　激光器是激光产业上游核心产品，对下游激光装备及应用起决定性作用，地位类似于汽车发动机。国际大功率激光器产品严格按照一整套标准生产，保证了成套设备的安全、可靠与稳定性。而国内大功率激光器没有统一的标准，多数企业按自己的理解生产。产品“个性化”的直接后果就是，产品档次和质量难以保证，我国大量高端激光焊接、切割设备配置的大功率激光器与激光加工成套设备几乎全部依赖进口，其中80%以上被德国、美国等控制。 　　全国大功率激光器应用分技术委员会将编制我国标准体系，华工激光领衔标准制定。

我国云南楚雄拥有优越的自然生态资源，经济发展急需清洁能源支持。近日，京仪绿能公司和裕昆新能源在北京签约，京仪绿能中标裕昆新能源的云南楚雄4MW光伏电站的EPC总包服务，助力楚雄彝族自治州绿色发展。项目将应用京仪绿能自主知识产权JYNB-250KHE高效250kW光伏逆变器。 　　据介绍，太阳能电池产生的直流电必须通过逆变器转化成交流电才能用于民用和生产，转化过程中不可避免要损失一部分能源。大功率光伏逆变器占系统成本10%—15%，逆变器的能源转化效率决定了光伏发电系统投资回报率。目前国外龙头企业SMA占据该领域44%的市场份额，国内多数光伏企业依赖进口，进一步增加了本已高昂的发电成本。 　　今天举行的签约仪式上，京仪绿能自主知识产权JYNB-500KHE大功率高效500kW逆变器首次亮相，公司副总经理黄晓红表示，今年6月，该逆变器通过国家“金太阳”认证，包括环境测试、EMC测试、性能测试等。经检测最高转换效率为98.8%，居我国光伏太阳能行业首位。逆变器采用模块化设计理念，具有功率密度比高，结构紧凑、方便更换维护的竞争优势；其效率高、效率曲线陡峭，在国内已经发布的产品中优势明显；在进行暗室辐射和辐射抗干扰度测试等EMC测试中均一次性顺利通过，并且参数远低于行业标准。

从中国科学院长春光学精密机械与物理研究所了解到，由该所研究员王立军带领的课题组攻克了大功率半导体激光器关键核心技术，成功开发出千瓦量级、高光束质量、小型化的各种半导体激光光源，并将成为工业激光加工领域的新一代换代产品。 　　王立军对记者说，大功率半导体激光器是激光加工、激光医疗、激光显示等领域的核心光源和支撑技术之一。由于西方发达国家掌控着大功率半导体激光器关键核心技术，长期以来，我国工业用激光加工设备不得不依赖进口。 　　王立军介绍说，他们的团队历经数年努力，通过激光光束整形、激光合束等关键技术，实现了高光束质量半导体激光大功率输出。 　　据了解，日前由王立军团队承担的这项研究——“高密度集成、高光束质量激光合束高功率半导体激光关键技术及应用”荣获了2011年度国家技术发明奖二等奖。项目组已经开始与一汽集团和北车集团接洽，尝试将这项技术应用于汽车制造等领域。

美国BRANSON 2000bdc连续流大功率超声波破碎系统在制药行业的典型应用 技术特点： 1.应用了最新的超声波发生器技术和持续过程控制工艺 2.专利的闭环回路振幅控制使产品在操作性能、连贯性和生产效率方面有了更出色的表现 3. 内置数字控制、可从10至100范围进行调制。 4.最大处理流量38升/分，适生物制品制备与生产。 5. 液体接触部件皆以防腐蚀材料制造，延长使用寿命。 6.可以提供包括样品输送，冷却，自动控制的完整解决方案 2000bdc发生器 20:1.1 20:2.2 20:3.3 30:1.5 40:0.4 40:0.8 输出功率 1100w 2200w 3300w 1500w 400w 800w 电源 200-240V AC,50/60Hz,1￠ 频率 20KHz 20KHz 20KHz 30KHz 40KHz 40KHz 在青岛制药行业的应用：

欧盟第七研发框架计划(FP7)提供资助支持，由法国原子能与可替代能源委员公(CEA)科技人员领导的欧洲NMP研发团队，在小型大功率微波发射装置的研制中，取得重大技术突破。开发出的小型大功率产生电磁辐射的微波振荡器，在雷达侦查、广播电视、卫星通讯，当然还包括微波炉领域，具有广阔的革命性应用前景。 　　纳米科技作为原子和分子尺度上的科学，正在日益快速地向各行各业渗透，应用纳米技术开发的微波振荡器，在不利用外部磁场的情况下可以对纳米磁体进行人为操纵磁化。而且，微波振荡器在适当的条件下，可以经受住持续的微波共振频率的冲击。这种被称作为自旋转移纳米振荡器的微波发生装置具有体积小、高协调性和宽温度情况下正常运行的特点。技术成功的关键是提高输出功率，NMP研发团队开发的新型技术，成功地提高了自旋转移纳米振荡器的转换效率和功率输出。提高输出功率首先要解决多振荡器(阵列)震荡阶段的同步，优化设计摩擦弹簧这一在给定时间内的震荡周期运动，成为研发团队攻克的难点，为摩擦弹簧的精细化制造提出了很高的技术要求。 　　NMP研发团队的科技人员经过反复的对比试验，在传统生产线上实现了新型自旋转移纳米振荡器原型机的设计与制造，通过优化验证振荡器与锁定相位之间4种不同的偶合机制，结合理论推导和实验方法，最终确定了最佳同步相位。获取的结果已证实，新型自旋转移纳米振荡器的输出功率得到大幅度提升，而相位噪声得到有效降低。研发团队正在计划启动建造10台自旋转移纳米振荡器阵列装置同步优化的中试设施。

UT673PV专为光伏组件的功率和性能测试而设计，拥有光伏最大功率跟踪点测试能力，能同时显示多个参数，包括光伏组件的最大功率(Pmax)、峰值功率电压(Vmp)、峰值功率电流(Imp)、开路电压(Voc)及短路电流(Isc)等，从而帮助用户快速判断光伏组件的故障情况。此外，它还具有800W最大功率测试能力，可满足行业头部企业对于大功率双玻组件的测试需求。除了强大的功能，UT673PV还有许多令人惊喜的创新设计。其采用独特的MC4测试线连接方式，使得测量过程简洁方便。另一个特别之处在于它无需使用电池供电，而是通过光伏面板直接供电。这一设计不仅提高了测量的准确性，还大大降低了维护成本和对环境的影响。与此同时，产品还通过了CE(EMC、LVD)、cETLuS、RoHS认证，确保了UT673PV在安全性和可靠性方面的优异表现，让用户在使用过程中更加放心……以上种种功能与特点的加持，使其广泛应用于光伏面板生产、销售、验收、安装及维护等检测。产品特点√ 光伏最大功率跟踪点测试：最大功率(Pmax)、峰值功率电压(Vmp)、峰值功率电流(Imp)、开路电压(Voc)、短路电流(Isc)同时显示，快速判断光伏组件故障情况√ 800W最大功率测试，满足行业头部企业大功率双玻组件测试√ 体积小巧，手掌大小，方便携带√ MC4 测试线连接，测量方便可靠√ 无需电池供电，光伏面板直接供电√ CE(EMC、LVD)，cETLus，roHS认证，测量安全可靠√ 产品适用于光伏面板生产、销售、验收、安装、维护检测技术指标

项目编号：0809-2341HGG14028项目名称：华南理工大学大功率激光白光与近红外光源测试系统采购项目预算金额：200.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：200.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1大功率激光白光与近红外光源测试系统1套具体详见采购需求200.00本项目（大功率激光白光与近红外光源测试系统）只允许采购本国产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用。交付地点:华南理工大学五山校区。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师020-871129622.采购代理机构信息名称：广东华伦招标有限公司地址：广州市越秀区广仁路1号广仁大厦7楼联系方式：何工020-83172166-823（电邮：hualunsibu@163.com）3.项目联系方式项目联系人：何工电话：020-83172166-823

近日，受科技部委托，吉林省科技厅组织召开了大功率激光器技术研究国际科技合作项目验收会，邀请了北京、黑龙江、山东等省专家组成专家组，对项目进行了验收。专家组认为，该项目通过与俄罗斯知名院所合作创新，突破了千瓦级大功率激光器多项关键技术 在国内首次开发出连续输出千瓦级高效节能半导体激光加工机光源 实现了百瓦级质量激光输出。该项成果已在工业、医疗等重要领域获得了应用，取得了显著经济社会效益，并获国家科技进步二等奖。通过项目的实施，研究小组与俄罗斯合作方建立了长期稳定的合作机制，形成了良好的国际科技合作与交流环境，拓宽了合作渠道。

近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室夏志国教授团队在Nature Photonics期刊上在线发表了题为“Laser-Driven BroadbandNear-Infrared Light Source with Watt-Level Output”的研究论文。该论文报道了一种组成极为简单的MgO:Cr³⁺近红外荧光透明陶瓷，所制作的蓝光激光驱动近红外光源器件输出功率达到目前最高纪录的6 W，并展示了其在远距离夜视补光和无损检测成像等领域的应用。晶圆级MgO:Cr³⁺半透明陶瓷蓝光发光二极管（LED）催生了第四代半导体照明技术，新应用需求对光源器件提出了更高的要求，蓝光激光二极管（LD）结合荧光转换材料成为一个重要的发展方向。它由极亮的蓝光LD泵浦荧光转换材料制作，并在航空航海照明、水下照明、激光荧光显示投影仪以及大功率近红外光源器件等应用中具有巨大潜力。该项研究发明了一种接近“性能完美”的高稳定性MgO:Cr³⁺荧光透明陶瓷（中国发明专利，ZL202211147958.4），其宽带近红外发光发射峰值810 nm，取得了迄今为止的最高外量子效率（81%）。通过掺杂引入的Cr³⁺离子在Mg²⁺格位异价取代，使得结构中存在丰富的阳离子空位缺陷，形成了不同局域环境的Cr³⁺发光中心。与此同时，发光中心之间的声子辅助激发态能量传递过程，弥补了长波长发射的非辐射弛豫，克服了能隙率的影响，提升了发光效率。进一步得益于MgO荧光透明陶瓷所具有的超高导热率，在22 W/mm²蓝光LD泵浦下获得了超过6 W的宽带近红外输出功率，光转换效率达29%。MgO:Cr³⁺荧光半透明陶瓷的荧光光谱及辐射机理采用该项技术搭建的原型器件可穿透3 cm厚的不透光硬纸板，实现剪刀模型成像，其成像分辨率为6l p/mm。这种全新的激光驱动大功率近红外光源在夜视补光、工业探伤设备及医疗器械的无损检测成像等领域具有广泛应用前景。激光驱动的近红外光源及其应用华南理工大学材料科学与工程学院/发光材料与器件国家重点实验室博士研究生刘高超为该论文的第一作者，夏志国教授为通讯作者。这项研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和广东省珠江人才计划资助。论文链接：https://doi.org/10.10 38/s41566-024-01400-7

金鸡辞旧岁，瑞犬报春来，在辞旧迎新之际我国低温领域又添新设备。近期，国内台新型HPD低温热去磁恒温器（ADR）在高能物理研究所刘聪展科研团队实验室完成安装并顺利验收。该设备由Quantum Design合作伙伴，美国著名低温设备生产商High Precision Devices（HPD）公司生产，产品型号为107 K2。 Quantum Design工程师、HPD工程师与高能物理所用户合影，图为新型热去磁恒温器107 K2近年来，随着空间探测器、量子信息等科学的发展，低温设备广泛走进了实验室。获取低温的手段通常是通过稀释制冷或热去磁来实现，两者各有优缺点。一般的热去磁操作简单，价格较低，但是提供的mK温度时间有限，通常只能工作几个小时就要升温充磁。稀释制冷机能够连续提供mK温度，但是操作为复杂、降温过程缓慢并且价格昂贵。所谓“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，HPD公司经过多年的潜心研究，生产出一款专为科研中更低温度、更大功率的不断需求量身设计的产品：新型大功率低温热去磁恒温器107 K2。低温热去磁恒温器107 K2的特点是：采用了特的He3预冷创新设计，这使得它在300mk时仍能具有25J的超大冷量，其制冷低温度可达25mK；同时，在没有负载的情况下，100mk低温控温时间可达200小时，超大实验空间：34cm diameter X 20cm tall 让人眼前一亮。如果您的实验当中真的需要稀释制冷机，或许带有He3的ADR才是您的佳选择！ 带有He3的低温热去磁恒温器HPD 107 K2“剑阁峥嵘而崔嵬，一夫当关万夫莫开”，HPD的工程师们正是攻克了这样一道道难以逾越的技术难关，后才得以登上低温技术的巅峰。为了纪念研发的艰辛，HPD将ADR新型低温热去磁恒温器以著名山峰来命名。K2代表了二高，却是难登的山峰——乔戈里峰，寓意了这款恒温器低调务实却有技术实力。 此次HPD还为紫金山天文台安装了型号为Rainier雪山的103型ADR恒温器。这些恒温器将为我国的低温粒子探测器等研究提供有力帮助。此次中国之行，HPD的工程师特地参观了长城，这座人类伟大的工程，激发了他们在低温领域继续前进的热情，期待我们的科研人员能在这样的低温技术支持下延续低温的传奇之旅。 相关产品及链接1、低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C201745.htm2、超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C122418.htm 3、完全无液氦综合物性测量系统 DynaCool：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C18553.htm

5月30日，在中国科学院第二十次院士大会期间，中科院学部第七届学术年会在北京举行全体院士学术报告会，紧密围绕国际科技热点，丁仲礼、李儒新、包信和、高福、焦念志、黄如、翟婉明等七位中科院院士分别作学术报告。翟婉明院士是我国轨道交通工程专家，2011年当选中国科学院院士。现任西南交通大学首席教授，中国力学学会第十届副理事长，中国振动工程学会副理事长，四川省科协副主席。2021年当选美国国家工程院外籍院士。翟婉明在会上做了题为《中国高铁发展面临的科技挑战与对策》的报告。报告中，翟院士介绍了我国高铁面临的挑战，指出目前我国高速列车个别关键部件依赖进口，其中牵引变流器中的大功率半导体芯片IGBT（绝缘栅双极型晶体管）完全依赖进口，长期被国外垄断。据了解，高压IGBT（绝缘栅双极晶体管）是牵引变流器的"心脏"，是交流传动技术的"核芯"，涉及先进功率半导体器件IGBT的设计、工艺、测试与应用等多种技术。轨道牵引变流器具有特殊的牵引系统负荷特性，车载器件的运行环境恶劣且复杂多变，对牵引级IGBT的静动态特性与可靠性提出了很高的要求，器件需能承受高压大电流、具有优化的动态特性、更大的安全工作区及更高的工作结温。牵引级IGBT代表了该类器件的最高技术水平，其技术与产品长期被国外少数几家公司垄断。

table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" width=" 600" tbody tr td width=" 123" p style=" line-height: 1.75em " 成果名称 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " 一种埋地钢质管道电磁超声内检测用大功率高频激励源 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 1.75em " 单位名称 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " 北京工业大学 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 1.75em " 联系人 /p /td td width=" 174" p style=" line-height: 1.75em " 王新华 /p /td td width=" 159" p style=" line-height: 1.75em " 联系邮箱 /p /td td width=" 192" p style=" line-height: 1.75em " wxhemma2005@163.com /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 1.75em " 成果成熟度 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " □正在研发 □已有样机 ■通过小试 □通过中试 □可以量产 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 1.75em " 合作方式 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " ■技术转让 & nbsp ■技术入股 & nbsp ■合作开发& nbsp & nbsp □其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 成果简介： /strong & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/d522591d-0f2d-4d4a-aa35-3ebf14093fb3.jpg" title=" QQ图片20160314182424.jpg" width=" 380" height=" 250" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 380px height: 250px " / /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp 大功率高频激励源一直是障碍埋地钢质管道电磁超声内检测技术发展的一个关键核心器件，项目以提高电磁超声检测探头的换能效率为目标，基于射频理论提出了一种DE类射频功率变换器技术，它是以D类谐振变换器为设计基础，既具有D类变换器高功率输出特性，又具有E类变换器工作频率高的优点，同时克服了目前D类变换器高频工作性能差以及E类变换器开关利用率低的缺点，实现了高压、高频和大功率输出的功能，大大提高了电磁超声换能器的换能效率。研制开发的大功率高频激励源克服了现有电磁超声用电容储能式脉冲激励源以及全桥逆变式激励源在使用过程中的输出频率低、可控性差、发热大、结构复杂以及难以用作埋地管道电磁超声内检测激励源等缺点，解决了障碍埋地钢质管道电磁超声内检测技术工程化中的关键难题，对提高埋地钢制管道电磁超声内检测仪器研制水平，并为进一步研制和开发更高频率的多通道程控激励源奠定了基础。开发的大功率高频激励源性能指标达到：输出电压400Vpp、输出电流21Ipp、最大输出功率1.5kW、输出激励信号频率1MHz，具有体积小，重量轻，发热小，能够满足埋地钢质管道电磁超声内检测技术的要求。 /p p style=" line-height: 1.75em " br/ /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 研究成果主要用于研制和开发埋地钢质管道电磁超声内检测器，目前埋地钢质管道电磁超声内检测器在国内尚处于研制空白，研究成果为研制和开发埋地钢质管道电磁超声内检测器奠定了基础。依托研究成果研制开发的埋地管道电磁超声内检测器主要服务于我国生命线工程的安全检测，应用于国内外油田生产企业、石油化工、管道运行、城市燃气公司等行业的埋地长输油气管道、集输管道、成品油管道、站场管道、输水管道、城镇燃气管道的内检测工程需求，仪器需求量大，市场前景广阔。此外，大功率高频激励源是实现电能变换和功率传递的主要设备，是一种技术含量高、知识面宽，更新换代快的产品，产业不仅适用于埋地钢质管道电磁超声内检测，未来还将应用到交通、运输、航空、航天、航运等领域，通过拓展不同的应用领域，扩大产品的市场规模。 /p p style=" line-height: 1.75em " br/ /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 知识产权及项目获奖情况： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 依托该研究成果，已获得国家发明专利2项、计算机软件著作权1项，并得到了北京市科委2014年首都科技条件平台科学仪器开发培育项目& amp ldquo 基于电磁超声的埋地钢质管道内检测大功率高频激励源的研发培育& amp rdquo 的支持。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp （1）一种大功率高频激励源驱动电路及其实现方法，发明专利：201510515817.7 br/ & nbsp & nbsp & nbsp （2）一种满足大功率高频激励源高性能输出的阻抗匹配网络及其实现方法，发明专利：201510280132.9 br/ & nbsp & nbsp & nbsp （3）大功率高频激励源控制系统软件. 软件著作权：2015SR032591 /p p style=" line-height: 1.75em " br/ /p /td /tr /tbody /table p br/ /p

近日，由中国科学院理化技术研究所和华南理工大学牵头承担的国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项大功率激光材料与器件方向技术研讨会在中国科学院上海硅酸盐研究所召开。科学技术部高技术研究发展中心材料处处长史冬梅、重点专项主管杨斌，项目责任专家中国科学院光电研究院副院长樊仲维、西南技术物理研究所余丽波研究员，项目负责人中国科学院理化技术研究所胡章贵研究员、华南理工大学杨中民教授，中国科学院理化技术研究所副所长汪鹏飞、副处长张阳，上海硅酸盐所所长助理、科技发展部部长闫继娜、科技综合处副处长刘军，项目组成员及各课题承担单位管理部门负责人等30余人参加了会议。会议由杨斌、樊仲维主持。 p 　　史冬梅和杨斌分别在会上讲话，指出了国家重点研发计划重点专项项目与改革前计划项目管理机制的不同，强调重点专项更注重项目管理和项目执行，要处理好项目负责人、项目牵头单位、项目参与单位的关系，要求项目参与单位与参加人员不忘初心、严谨治学，努力攻克技术难关，推动我国大功率激光材料与器件的发展。 /p p 　　胡章贵研究员和杨中民教授分别就所牵头项目的整体研究方案、研究内容及创新点、总体目标、任务分解与考核指标、年度完成情况、存在的问题与解决方案，以及项目管理方案作了详细汇报。项目组五位课题汇报人上海硅酸盐所武安华研究员、理化所沈俊研究员、理化所胡章贵研究员、福建物质结构所吴少凡研究员、半导体所赵鹏飞副研究员分别对各课题的研究目标、年度指标完成情况、问题与解决方案以及下一步工作计划作了详细介绍。专家组认真听取了工作汇报，对各课题取得的研究成果表示认可并对后期研究工作提出了宝贵意见和建议。专家们指出，该项目挑战性强，涉及材料、物理、化学、电子信息等多学科交叉，需要各参与单位密切配合，充分发挥各课题的优势，针对项目执行过程中遇到的问题进行深入协作研究。项目组成员结合专家提出的意见及建议，就如何实施研究方案和实现任务目标进行了认真讨论，进一步明确了项目实施方案和技术路线。 /p p 　　“战略性先进电子材料”重点专项大功率激光材料与器件方向下设两个项目，分别由中科院理化技术所和华南理工大学牵头，中科院上海硅酸盐所、中科院福建物质结构所、中科院半导体所、中科院上海光学精密机械所等单位共同参与。该方向旨在面向国家对高功率高能激光发展的需求，以发展高品质、大尺寸激光、非线性光学晶体为研究目标，探索新晶体材料和器件加工新技术，在激光晶体、大尺寸紫外、深紫外非线性光学晶体与器件研究领域取得国际领先的原创性成果，保持和扩大我国在非线性光学晶体领域的国际领先地位，实现我国从晶体材料的优势到器件直至激光技术领域的全面优势，为开拓具有我国自主知识产权和特色的全固态激光技术提供坚实的基础。 /p p /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/97a9e2f4-2be7-4a29-9928-d3bd128b2f83.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 会议现场 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/f3e4653a-3475-4928-b0e5-0401452bf278.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 与会人员合影 /strong /p

项目概况河北省工业测控工程技术研究中心仪器设备购置（进口）招标项目的潜在投标人应在河北省公共资源交易信息平台（http://www.hebpr.cn//）自主网上报名，下载招标文件及相关资料，并及时查看有无澄清和修改。获取招标文件，并于2022年05月06日09点00分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：HBCT-220201-001项目名称：河北省工业测控工程技术研究中心仪器设备购置预算金额：1330000最高限价（如有）：1330000采购需求：大功率微波发生器1套合同履行期限：合同签订之后6个月。本项目不接受联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无3.本项目的特定资格要求：（1）若投标人提供的货物为进口产品需提供货物制造商或该制造商在国内的总代理同意其在本次投标中提供该货物的正式专项授权书；（2）本项目接受进口产品投标；三、获取招标文件时间：2022年04月12日至2022年04月18日,每天上午9：00至12：30,下午14：00至17：00（北京时间，法定节假日除外）地点：河北省公共资源交易信息平台（http://www.hebpr.cn//）自主网上报名，下载招标文件及相关资料，并及时查看有无澄清和修改。方式：其它售价：0四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2022年05月06日09点00分（北京时间）地点：河北省公共资源交易网上开标大厅（http://hbbjm.hebpr.gov.cn:9090/BidOpening）五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。十、其他补充事宜1、本项目招标使用《河北省公共资源全流程电子交易系统》以数据电文形式在线全过程交易。供应商不用到达开标现场。网上报名，网上上传、加密、解密投标文件。2、未经河北省公共资源交易平台资格确认（注册登记）的供应商，请按照“河北省公共资源交易平台”（网址：http://www.hebpr.gov.cn/）首页“通知公告”中“河北省公共资源交易中心关于市场主体注册登记的通知”的要求办理相关手续，具体事宜可联系0311-66635531。3、本公告发布媒体：中国河北政府采购网、中国政府采购网、河北省公共资源交易中心十一、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：河北省科学院本级地 址：石家庄市友谊南大街46号联系方式：0311-830151462.采购代理机构信息（如有）名 称：河北省成套招标有限公司地 址：石家庄市工农路486号联系方式：0311-830869873.项目联系方式项目联系人：梁希电 话：0311-83086987

项目编号：HBCT-220201-001项目名称：河北省工业测控工程技术研究中心仪器设备购置预算金额：1330000最高限价（如有）：1330000采购需求：大功率微波发生器1套合同履行期限：合同签订之后6个月本项目不接受联合体投标。

7月7日，国家重大科技基础设施强流重离子加速器（HIAF）增强器BRing二极铁首台电源暨国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”非谐振快上升速率磁铁电源测试总结会在甘肃省天水市召开。由中国科学院近代物理研究所等单位研制的国际首台大型非谐振全储能快循环脉冲电源通过专家组现场测试。　　强流重离子加速器装置是中国科学院近代物理研究所主持建造的国家重大科技基础设施，其中增强器BRing是HIAF装置最核心的组成部分。BRing要求电源输出3900安培的大电流、15兆伏安峰值功率、高达38000安培每秒电流上升速率，以及17—4800伏的极宽动态工作范围和小于200毫安的输出精度。BRing二极铁电源特殊的脉冲工作模式会在电流脉冲波形上升段和下降段产生极大能量吞吐，对电网产生巨大冲击，给电源系统设计提出了前所未有的挑战。　　针对上述难点，中国科学院近代物理研究所加速器团队创新性地提出了一种非谐振变前励全储能解决方案。该团队经过4年半集中攻关，解决了41个技术问题，在4项核心技术难题上取得了突破，解决了大功率快循环脉冲电源对电网周期性强冲击和极宽电压范围下的高精度输出指标要求等问题。该电源进入批量生产阶段后，又不断迭代优化工艺方案，实现了电源的模块化、集成化和标准化设计，大幅度提升了电源的可靠性、可维护性和电磁兼容性。7月7日，该电源批量生产阶段的首台电源产品下线，并通过了专家组现场测试，标志着强流重离子加速器的建设又迈出了坚实一步。　　大功率非谐振变前励全储能脉冲电源的研制成功，使得大型加速器绿色低碳运行成为可能，在重离子治癌装置及其他应用场合有广泛应用前景，为世界大型加速器特种脉冲电源提供了一种新的实现方案。

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AMETEK发布i-BEAM系列高性能双向回馈式程控直流电源系统阿美特克程控电源事业部近期发布了 Sorensen&trade 品牌i-BEAM系列产品，这是一款高性能、双向、回馈式、程控直流电源系统。i-BEAM系列产品具有完整的直流输出和回馈能力，单机功率最高可达650kW，并联系统功率最高可达1.3MW。电压范围可选80V、120V、300V、600V、800V和1000V；单机1000A时，可实现满功率输出。其可配置为单通道，双通道和四通道。i-BEAM系列产品具有直观的前面板触摸显示屏，用户能够轻松设置和监测输出参数、测量结果和系统配置。此外，其还提供多种通信控制选件，包括VNC以太网、Modbus、CAN、EtherCAT、Profibus DP、 Profinet、LabVIEW、Matlab和高速模拟量控制等。优势特性 单机功率：35KW-650KW，并联可达1.3MW 双向电压：80V/120V/300V/600V/800V/1000V 单通道电流：±200A/600A/1000A，并联达±4000A 通道数量：单通道，双通道和四通道 快速动态和高稳定性，电流上升时间（控制精度：0.1%FS） 回馈效率达96% 15英寸彩色触摸显示屏，多国操作语言可选 短路电流（Icw＜3kA） 专业的电池测试和电池模拟模式 高可靠性且经久耐用的组件(MTBF长达18万小时) 符合EN60204-1和ISO13849-1安全标准 IP20 防护等级(参考EN60529) 独特冷却设计，无需与后壁保持较远距离单通道型号和多通道型号产品i-BEAM系列产品是双向回馈式程控直流电源，可配置为单通道，双通道和四通道的系统。单通道型号产品支持能量输出和能量回馈，且可在电源和回馈模式无缝切换。多通道型号产品除了具有单通道型号产品的特性，还具有更多的优势特性。1. 多通道i-BEAM系列产品支持通道并联，可根据需求两两通道并联或全部通道并联。2. 多通道i-BEAM系列产品具有内部直流链路，可将电流从整流器传输到每个DC/DC转换器，支持通道间共享电能，在测试中减少电能损失。3. 多通道i-BEAM系列产品支持多个产品同时测试，任意通道的被测物生成的电能可直接回馈至直流链路，为其他通道提供电能，降低整体的交流负载峰值，提升了电能效率，提高了测试的灵活性。典型应用i-BEAM系列产品适用于高功率电子产品测试应用，如汽车、储能、电力电子和航空航天产品等，满足从前期研发(R&D)到设计验证和生产测试的整个产品生命周期的测试需求。 电池模拟 电池测试(充电/放电) 直流电机测试 动力系统测试 燃料电池负载测试 太阳能电池板模拟 大功率熔断器，接触器和断路器测试阿美特克程控电源事业部阿美特克程控电源事业部是模块化/机架式电源和数采设备的供应商，为航空航天、能源发电、工业制造和科研教育等领域客户提供高品质的电源和数采产品以及完善的电力电子解决方案，当前拥有品牌California Instruments, Sorensen, ELGAR, AMREL和VTI。阿美特克(纽交所代码：AME)是工业技术解决方案的优选供应商，服务于各种极具吸引力的利基市场，年销售额超过 70 亿美金。阿美特克增长模式整合了四大增长战略 — 优质运营、新产品开发、市场扩张、以及战略收购 — 并严格关注现金生成和资本部署。阿美特克的目标是在整个业务周期内实现每股收益两位数的百分比增长，并实现总资本的卓越回报。阿美特克成立于 1930 年，在纽约证券交易所上市已有 90 多年的历史，是标准普尔 500 指数的成分股之一。

硅基氮化镓横向功率器件因其低比导通电阻、高电流密度、高击穿电压和高开关速度等特性，已成为下一代高密度电力系统的主流器件之一，而且在电子消费产品中得到大规模应用。由于硅基氮化镓横向功率器件电气可靠性十分有限，主要表现在硬开关工作环境中的动态电阻退化效应，这给其在寿命要求较长的领域（如数据中心、基站等电源系统）应用带来了挑战，阻碍了其在ICT电源等大功率领域中的大规模应用。提升硅基氮化镓横向功率器件可靠性的难点在于如何准确测试出器件在长期高压大电流应力工作下的安全工作区，如何保证器件在固定失效率下的寿命。硅基氮化镓横向功率器件在高压大电流场景下的“可恢复退化”与“不可恢复退化”一直以来很难区分，这给器件安全工作区的识别和寿命评估带来了极大挑战。针对上述问题，中国科学院微电子研究所研究员刘新宇团队基于自主搭建的硅基氮化镓横向功率器件动态可靠性测试系统，从物理角度提出了硅基氮化镓横向功率器件开关安全工作区的新定义及表征方法。该技术能够表征硅基氮化镓横向功率器件开发中动态电阻增大的问题及其开发的硅基氮化镓横向功率器件对应的材料缺陷问题。相关研究成果以Characterization of Electrical Switching Safe Operation Area On Schottky-Type p-GaN Gate HEMTs为题发表在《IEEE电力电子学汇刊》（IEEE Transactions on Power Electronics）上 。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目以及北京市科学技术委员会项目等的支持。图 (a) 团队自主搭建的自动化硅基氮化镓横向功率器件动态可靠性研究平台；(b) 基于器件是否生成新陷阱的角度区分硅基氮化镓横向功率器件的“可恢复退化”与“不可恢复退化；。(c) 提出一种检测器件发生不可恢复退化的边界的测试方法，以此测试序列表征器件开关安全工作区；(d) 所测试的硅基氮化镓横向功率器件的开关安全工作区。

p 　　非织造布静电驻极设备，俗称无纺布加静电设备。经驻极处理的熔喷非织造布，因带有持久的静电，可依靠静电效应捕集微细尘埃，因此具有过滤效率高、过滤阻力低等优点。以“静电空气过滤网”为代表， 采用突破性携带静电的滤材，有效阻隔空气中大于0.1微米的颗粒污染物，如粉尘、毛屑、花粉、细菌等，同时超低阻抗确保节能。目前熔喷无纺布行业静电驻极设备已在各个无纺布生产厂家和设备制造厂家受到了广泛的应用。 /p p 　　而无纺布静电驻极设备运行过程中极易发生放电打火现象，传统的高压电源放电时可能将无纺布击穿，造成肉眼可见的孔洞；而高压电源的拉弧保护重启时间又会影响到无纺布带电的均匀性，造成部分产品带电不合格。 /p p 　　为了妥善解决上述问题，2003年威思曼高压电源有限公司就开始与海南欣龙专为这一应用展开了合作。经过不断的研发、改进，相继推出了了DL系列熔喷无纺布行业静电驻极设备专用的高压电源DL60P300、DL60P600、DL60P1200，以及DA100P2系列高压电源。值得骄傲的是，DL系列产品通过了欧盟CE认证，目前已经出口67个国家和地区。 /p p style=" text-align: center " img title=" 熔喷无纺布行业静电驻极设备专用高压电源_meitu_1.jpg" style=" max-height: 100% max-width: 100% " alt=" 熔喷无纺布行业静电驻极设备专用高压电源_meitu_1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/01fa7d30-936a-40af-bd2c-f6d2ba8a555b.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 熔喷无纺布行业静电驻极设备专用高压电源(电压60KV~100KV / 功率2000W) /strong /p p 　　威思曼DL系列高压电源，储能小，放电打火时不会对无纺布造成伤害 纳秒级拉弧响应能力确保电源在20ms内快速重启，使带电效果均匀。而且，该系列产品是高性能标准2U(19英寸)机箱式高压电源，可提供最大输出60KV、100kV，最大功率2kW。采用数字化控制方式，可满足客户的多种控制功能需求，纳秒级拉弧响应能力确保电源无故障运行。该系列产品功能齐全，输出范围宽，还可通过软件加入自定义功能。 /p p 　　因为拥有出色的高压电源研发团队，完善的高压电源研发软件、测试软件，高电压绝缘技术、完善的谐振技术、超前的数字化技术等，使得威思曼公司在提供标准化的高压电源产品外，还具有针对不同应用领域需求、为客户量身定制满足其需求的高性能高压电源的能力。 /p p 　　 strong 附录： /strong /p p 　　威思曼高压电源有限公司(www.wismanhv.com)是直流高压电源和一体化X射线源供应商，同时提供标准化产品和定制设计服务。产品广泛应用于医疗、工业、半导体、安全、分析仪器，实验室以及海底光纤等设备。集设计、生产和服务为一体的工厂分布于美国、英国及中国等地，并且销售中心遍布于欧洲、北美洲以及亚洲。 /p p br/ /p

根据TrendForce集邦咨询最新报告《2024全球GaN Power Device市场分析报告》显示，随着英飞凌、德州仪器对GaN技术倾注更多资源，功率GaN产业的发展将再次提速。2023年全球GaN功率元件市场规模约2.71亿美元，至2030年有望上升至43.76亿美元，CAGR（复合年增长率）高达49%。其中非消费类应用比例预计会从2023年的23%上升至2030年的48%，汽车、数据中心和电机驱动等场景为核心。AI应用普及，GaN有望成为减热增效的幕后英雄AI技术的演进，带动算力需求持续攀升，CPU/GPU的功耗问题日益显著。为了应对更高端的AI运算，服务器电源的效能、功率密度必须进一步提高，GaN已成为关键解决技术之一。台达为全球最大的服务器电源供应商，市占率近5成。观察其服务器电源的进阶过程，功率密度在过去10年里由33.7W/in3上升至100.3W/in3，同时功率等级来到了3.2kW甚及5.5kW，而下一代预计将达到8 kW以上。TrendForce集邦咨询研究表明，2024年AI服务器占整体服务器出货的比重预估将达12.2%，较2023年提升约3.4%，而一般型服务器出货量年增率仅有1.9%。为了抢占商机，英飞凌与纳微半导体均在今年公布了针对AI数据中心的技术路线图。英飞凌表示，将液冷技术与GaN相结合，在较低结温下具有明显的优势，为数据中心提供了巨大的机会，可以最大程度地提高效率，满足不断增长的电力需求，并克服服务器发热量不断增加所带来的挑战。电机驱动场景，GaN高频特性潜力凸显在机器人等电机驱动场景，GaN的应用潜力逐渐浮现。相对工业机器人，人形机器人（Humanoid Robot）由于自由度（Degrees of Freedom, DoF）急剧上升，对电机驱动器的需求量大幅增加。人形机器人的关节模组承担了主要的发力与制动任务，为了获得更高的爆发力，需要配置高功率密度、高效率、高响应的电机驱动器，GaN因此受到市场关注，特别是在腿部等负载较高的部位。德州仪器、EPC（宜普电源转换）持续推动着GaN于电机驱动领域的应用，并不断吸引新玩家进入。未来的机器人定会超乎想象，而精确、快速和强大的运动能力是其中之关键，驱动其运动所需的电机也势必随之进步，GaN将因此受益。GaN为汽车功率电子提供新方案相对于SiC在汽车产业的繁荣景象，GaN汽车应用亦不断吸引着业界关注，其中车载充电机(OBC)被视为最佳突破点。第一个符合汽车AEC-Q101标准的功率GaN产品在2017年由Transphorm（现Renesas-瑞萨电子）发布，截至目前，已有多家厂商推出丰富的汽车级产品。整体而言，虽然GaN进入Inverter、OBC等动力系统组件还面临着多个技术问题，但相信在英飞凌、瑞萨等汽车芯片大厂的持续投资推动下，GaN不久就会成为汽车功率组件中的关键角色。消费电子仍是GaN的主战场消费电子是功率GaN产业的主战场，并由快速充电器迅速延伸至家电、智能手机等领域。具体而言，GaN已经在低功率的手机快速充电器中被大规模采用，下一步GaN将进入可靠性要求更为严格的笔电、家电电源。另外，其他蕴藏潜力的消费场景包括Class-D Audio、Smartphone OVP等。TrendForce集邦咨询认为，功率GaN产业正处于关键的突围时刻，几大潜力应用同步推动着产业规模加速成长。同时，为了进入更为复杂的大功率、高频化场景，GaN在可靠性基础上有望引入新结构、新工艺，为产业发展注入新动能。另外，从产业发展进程来看，Fabless（无晶圆厂）公司在过去一段时间里表现较为活跃，但随着产业不断整合以及应用市场逐步打开，未来将看到传统IDM（集成器件制造）大厂的话语权显著上升，为产业格局的未来图景带来新的重大变数。

1. 研究背景及意义碳化硅(SiC)是一种宽带隙(WBG)的半导体材料，目前已经显示出有能力满足前述领域中不断发展的电力电子的更高性能要求。在过去，硅(Si)一直是最广泛使用的功率开关器件的半导体材料。然而，随着硅基功率器件已经接近其物理极限，进一步提高其性能正成为一个巨大的挑战。我们很难将它的阻断电压和工作温度分别限制在6.5kV和175℃，而且相对于碳化硅器件它的开关速度相对较慢。另一方面，由SiC制成的器件在过去几十年中已经从不成熟的实验室原型发展成为可行的商业产品，并且由于其高击穿电压、高工作电场、高工作温度、高开关频率和低损耗等优势被认为是Si基功率器件的替代品。除了这些性能上的改进，基于SiC器件的电力电子器件有望通过最大限度地减少冷却要求和无源元件要求来实现系统的体积缩小，有助于降低整个系统成本。SiC的这些优点与未来能源转换应用中的电力电子器件的要求和方向非常一致。尽管与硅基器件相比SiC器件的成本较高，但SiC器件能够带来的潜在系统优势足以抵消增加的器件成本。目前SiC器件和模块制造商的市场调查显示SiC器件的优势在最近的商业产品中很明显，例如SiC MOSFETs的导通电阻比Si IGBT的导通电阻小四倍，并且在每三年内呈现出-30%的下降趋势。与硅同类产品相比，SiC器件的开关能量小10-20倍，最大开关频率估计高20倍。由于这些优点，预计到2022年，SiC功率器件的总市场将增长到10亿美元，复合年增长率(CAGR)为28%，预计最大的创收应用是在混合动力和电动汽车、光伏逆变器和工业电机驱动中。然而，从器件的角度来看，挑战和问题仍然存在。随着SiC芯片有效面积的减少，短路耐久时间也趋于减少。这表明在稳定性、可靠性和芯片尺寸之间存在着冲突。而且SiC器件的现场可靠性并没有在各种应用领域得到证明，这些问题直接导致SiC器件在电力电子市场中的应用大打折扣。另一方面，生产高质量、低缺陷和较大的SiC晶圆是SiC器件制造的技术障碍。这种制造上的困难使得SiC MOSFET的每年平均销售价格比Si同类产品高4-5倍。尽管SiC材料的缺陷已经在很大程度上被克服，但制造工艺还需要改进，以使SiC器件的成本更加合理。最近几年大多数SiC器件制造大厂已经开始使用6英寸晶圆进行生产。硅代工公司X-fab已经升级了其制造资源去适应6英寸SiC晶圆，从而为诸如Monolith这类无晶圆厂的公司提供服务。这些积极的操作将导致SiC器件的整体成本降低。图1.1 SiC器件及其封装的发展图1.1展示了SiC功率器件及其封装的发展里程碑。第一个推向市场的SiC器件是英飞凌公司在2001年生产的肖特基二极管。此后，其他公司如Cree和Rohm继续发布各种额定值的SiC二极管。2008年，SemiSouth公司生产了第一个SiC结点栅场效应晶体管（JFET），在那个时间段左右，各公司开始将SiC肖特基二极管裸模集成到基于Si IGBT的功率模块中，生产混合SiC功率模块。从2010年到2011年，Rohm和Cree推出了第一个具有1200V额定值的分立封装的SiC MOSFET。随着SiC功率晶体管的商业化，Vincotech和Microsemi等公司在2011年开始使用SiC JFET和SiC二极管生产全SiC模块。2013年，Cree推出了使用SiC MOSFET和SiC二极管的全SiC模块。此后，其他器件供应商，包括三菱、赛米控、富士和英飞凌，自己也发布了全SiC模块。在大多数情况下，SiC器件最初是作为分立元件推出的，而将这些器件实现为模块封装是在最初发布的几年后开发的。这是因为到目前为止分立封装的制造过程比功率模块封装要简单得多。另一个原因也有可能是因为发布的模块已经通过了广泛的标准JEDEC可靠性测试资格认证，这代表器件可以通过2000万次循环而不发生故障，因此具有严格的功率循环功能。而且分离元件在设计系统时具有灵活性，成本较低，而模块的优势在于性能较高，一旦有了产品就容易集成。虽然SiC半导体技术一直在快速向前发展，但功率模块的封装技术似乎是在依赖过去的惯例，这是一个成熟的标准。然而，它并没有达到充分挖掘新器件的潜力的速度。SiC器件的封装大多是基于陶瓷基底上的线接合方法，这是形成多芯片模块（MCM）互连的标准方法，因为它易于使用且成本相对较低。然而，这种标准的封装方法由于其封装本身的局限性，已经被指出是向更高性能系统发展的技术障碍。首先，封装的电寄生效应太高，以至于在SiC器件的快速开关过程中会产生不必要的损失和噪音。第二，封装的热阻太高，而热容量太低，这限制了封装在稳态和瞬态的散热性能。第三，构成封装的材料和元件通常与高温操作（200℃）不兼容，在升高的操作温度下，热机械可靠性恶化。最后，对于即将到来的高压SiC器件，承受高电场的能力是不够的。这些挑战的细节将在第二节进一步阐述。总之，不是器件本身，而是功率模块的封装是主要的限制因素之一，它阻碍了封装充分发挥SiC元件的优势。因此，应尽最大努力了解未来SiC封装所需的特征，并相应地开发新型封装技术去解决其局限性。随着社会的发展，环保问题与能源问题愈发严重，为了提高电能的转化效率，人们对于用于电力变换和电力控制的功率器件需求强烈[1, 2]。碳化硅（SiC）材料作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大，击穿场强高、电子饱和速度大、热导率高等优点[3]。与传统的Si器件相比，SiC器件的开关能耗要低十多倍[4]，开关频率最高提高20倍[5, 6]。SiC功率器件可以有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。但是由于SiC器件工作频率高，而且结电容较小，栅极电荷低，这就导致器件开关时，电压和电流变化很大，寄生电感就极易产生电压过冲和振荡现象，造成器件电压应力、损耗的增加和电磁干扰问题[7, 8]。还要考虑极端条件下的可靠性问题。为了解决这些问题，除了器件本身加以改进，在封装工艺上也需要满足不同工况的特性要求。起先，电力电子中的SiC器件是作为分立器件生产的，这意味着封装也是分立的。然而SiC器件中电压或电流的限制，通常工作在低功耗水平。当需求功率达到100 kW或更高时，设备往往无法满足功率容量要求[9]。因此，需要在设备中连接和封装多个SiC芯片以解决这些问题，并称为功率模块封装[10, 11]。到目前为止，功率半导体的封装工艺中，铝（Al）引线键合封装方案一直是最优的封装结构[12]。传统封装方案的功率模块采用陶瓷覆铜板，陶瓷覆铜板（Direct Bonding Copper，DBC）是一种具有两层铜的陶瓷基板，其中一层图案化以形成电路[13]。功率半导体器件底部一般直接使用焊料连接到DBC上，顶部则使用铝引线键合。底板（Baseplate）的主要功能是为DBC提供支撑以及提供传导散热的功能，并与外部散热器连接。传统封装提供电气互连（通过Al引线与DBC上部的Cu电路键合）、电绝缘（使用DBC陶瓷基板）、器件保护（通过封装材料）和热管理（通过底部）。这种典型的封装结构用于目前制造的绝大多数电源模块[14]。传统的封装方法已经通过了严格的功率循环测试（2000万次无故障循环），并通过了JEDEC标准认证[15]。传统的封装工艺可以使用现有的设备进行，不需要额外开发投资设备。传统的功率模块封装由七个基本元素组成，即功率半导体芯片、绝缘基板、底板、粘合材料、功率互连、封装剂和塑料外壳，如图1.2所示。模块中的这些元素由不同的材料组成，从绝缘体、导体、半导体到有机物和无机物。由于这些不同的材料牢固地结合在一起，为每个元素选择适当的材料以形成一个坚固的封装是至关重要的。在本节中，将讨论七个基本元素中每个元素的作用和流行的选择以及它们的组装过程。图1.2标准功率模块结构的横截面功率半导体是功率模块中的重要元素，通过执行电气开/关开关将功率从源头转换到负载。标准功率模块中最常用的器件类型是MOSFETs、IGBTs、二极管和晶闸管。绝缘衬底在半导体元件和终端之间提供电气传导，与其他金属部件（如底板和散热器）进行电气隔离，并对元件产生的热量进行散热。直接键合铜（DBC）基材在传统的电源模块中被用作绝缘基材，因为它们具有优良的性能，不仅能满足电气和热的要求，而且还具有机械可靠性。在各种候选材料中，夹在两层铜之间的陶瓷层的流行材料是Al2O3，AlN，Si2N4和BeO。接合材料的主要功能是通过连接每个部件，在半导体、导体导线、端子、基材和电源模块的底板之间提供机械、热和电的联系。由于其与电子组装环境的兼容性，SnPb和SnAgCu作为焊料合金是最常用的芯片和基片连接材料。在选择用于功率模块的焊料合金时，需要注意的重要特征是：与使用温度有关的熔化温度，与功率芯片的金属化、绝缘衬底和底板的兼容性，高机械强度，低弹性模量，高抗蠕变性和高抗疲劳性，高导热性，匹配的热膨胀系数（CTE），成本和环境影响。底板的主要作用是为绝缘基板提供机械支持。它还从绝缘基板上吸收热量并将其传递给冷却系统。高导热性和低CTE（与绝缘基板相匹配）是对底板的重要特性要求。广泛使用的底板材料是Cu，AlSiC，CuMoCu和CuW。导线键合的主要作用是在模块的功率半导体、导体线路和输入/输出终端之间进行电气连接。器件的顶面连接最常用的材料是铝线。对于额定功率较高的功率模块，重铝线键合或带状键合用于连接功率器件的顶面和陶瓷基板的金属化，这样可以降低电阻和增强热能力。封装剂的主要目的是保护半导体设备和电线组装的组件免受恶劣环境条件的影响，如潮湿、化学品和气体。此外，封装剂不仅在电线和元件之间提供电绝缘，以抵御电压水平的提高，而且还可以作为一种热传播媒介。在电源模块中作为封装剂使用的材料有硅凝胶、硅胶、聚腊烯、丙烯酸、聚氨酯和环氧树脂。塑料外壳（包括盖子）可以保护模块免受机械冲击和环境影响。因为即使电源芯片和电线被嵌入到封装材料中，它们仍然可能因处理不当而被打破或损坏。同时外壳还能机械地支撑端子，并在端子之间提供隔离距离。热固性烯烃（DAP）、热固性环氧树脂和含有玻璃填料的热塑性聚酯（PBT）是塑料外壳的最佳选择。传统电源模块的制造过程开始于使用回流炉在准备好的DBC基片上焊接电源芯片。然后，许多这些附有模具的DBC基板也使用回流焊工艺焊接到一个底板上。在同一块底板上，用胶水或螺丝钉把装有端子的塑料外壳连接起来。然后，正如前面所讨论的那样，通过使用铝线进行电线连接，实现电源芯片的顶部、DBC的金属化和端子之间的连接。最后，用分配器将封装材料沉积在元件的顶部，并在高温下固化。前面所描述的结构、材料和一系列工艺被认为是功率模块封装技术的标准，在目前的实践中仍被广泛使用。尽管对新型封装方法的需求一直在持续，但技术变革或采用是渐进的。这种对新技术的缓慢接受可以用以下原因来解释。首先，人们对与新技术的制造有关的可靠性和可重复性与新制造工艺的结合表示担忧，这需要时间来解决。因此，考虑到及时的市场供应，模块制造商选择继续使用成熟的、广为人知的传统功率模块封装技术。第二个原因是传统电源模块的成本效益。由于传统电源模块的制造基础设施与其他电子器件封装环境兼容，因此不需要与开发新材料和设备有关的额外成本，这就大大降低了工艺成本。尽管有这些理由坚持使用标准的封装方法，但随着半导体趋势从硅基器件向碳化硅基器件的转变，它正显示出局限性并面临着根本性的挑战。使用SiC器件的最重要的优势之一是能够在高开关频率下工作。在功率转换器中推动更高的频率背后的主要机制是最大限度地减少整个系统的尺寸，并通过更高的开关频率带来的显著的无源尺寸减少来提高功率密度。然而，由于与高开关频率相关的损耗，大功率电子设备中基于硅的器件的开关频率通常被限制在几千赫兹。图1.3中给出的一个例子显示，随着频率的增加，使用Si-IGBT的功率转换器的效率下降，在20kHz时已经下降到73%。另一方面，在相同的频率下，SiC MOSFET的效率保持高达92%。从这个例子中可以看出，硅基器件在高频运行中显示出局限性，而SiC元件能够在更高频率下运行时处理高能量水平。尽管SiC器件在开关性能上优于Si器件对应产品，但如果要充分利用其快速开关的优势，还需要考虑到一些特殊的因素。快速开关的瞬态效应会导致器件和封装内部的电磁寄生效应，这正成为SiC功率模块作为高性能开关应用的最大障碍。图1.3 Si和SiC转换器在全额定功率和不同开关频率下的效率图1.4给出了一个半桥功率模块的电路原理图，该模块由高低两侧的开关和二极管对组成，如图1.4所示，其中有一组最关键的寄生电感，即主开关回路杂散电感(Lswitch)、栅极回路电感(Lgate)和公共源电感(Lsource)。主开关回路杂散电感同时存在于外部电源电路和内部封装互连中，而外部杂散电感对开关性能的影响可以通过去耦电容来消除。主开关回路杂散电感(Lswitch)是由直流+总线、续流二极管、MOSFET(或IGBT)和直流总线终端之间的等效串联电感构成的。它负责电压过冲，在关断期间由于电流下降而对器件造成严重的压力，负反馈干扰充电和向栅极源放电的电流而造成较慢的di/dt的开关损失，杂散电感和半导体器件的输出电容的共振而造成开关波形的振荡增加，从而导致EMI发射增加。栅极环路电感(Lgate)由栅极电流路径形成，即从驱动板到器件的栅极接触垫，以及器件的源极到驱动板的连接。它通过造成栅极-源极电压积累的延迟而降低了可实现的最大开关频率。它还与器件的栅极-源极电容发生共振，导致栅极信号的震荡。结果就是当我们并联多个功率芯片模块时，如果每个栅极环路的寄生电感不相同或者对称，那么在开关瞬间将产生电流失衡。共源电感(Lsource)来自主开关回路和栅极回路电感之间的耦合。当打开和关闭功率器件时，di/dt和这个电感上的电压在栅极电路中作为额外的（通常是相反的）电压源，导致di/dt的斜率下降，扭曲了栅极信号，并限制了开关速度。此外，共源电感可能会导致错误的触发事件，这可能会通过在错误的时间打开器件而损坏器件。这些寄生电感的影响在快速开关SiC器件中变得更加严重。在SiC器件的开关瞬态过程中会产生非常高的漏极电流斜率di/dt，而前面讨论的寄生电感的电压尖峰和下降也明显大于Si器件的。寄生电感的这些不良影响导致了开关能量损失的增加和可达到的最大开关频率的降低。开关瞬态的问题不仅来自于电流斜率di/dt，也来自于电压斜率dv/dt。这个dv/dt导致位移电流通过封装的寄生电容，也就是芯片和冷却系统之间的电容。图1.5显示了半桥模块和散热器之间存在的寄生电容的简化图。这种不需要的电流会导致对变频器供电的电机的可靠性产生不利影响。例如，汽车应用中由放电加工(EDM)引起的电机轴承缺陷会产生很大的噪声电流。在传统的硅基器件中，由于dv/dt较低，约为3 kV/µs，因此流经寄生电容的电流通常忽略不记。然而，SiC器件的dv/dt比Si器件的dv/dt高一个数量级，最高可达50 kV/µs，使通过封装电容的电流不再可以忽略。对Si和SiC器件产生的电磁干扰(EMI)的比较研究表明，由于SiC器件的快速开关速度，传导和辐射的EMI随着SiC器件的使用而增加。除了通过封装进入冷却系统的电流外，电容寄也会减缓电压瞬变，在开关期间产生过电流尖峰，并通过与寄生电感形成谐振电路而增加EMI发射，这是我们不希望看到的。未来的功率模块封装应考虑到SiC封装中的寄生和高频瞬变所带来的所有复杂问题和挑战。解决这些问题的主要封装级需要做到以下几点。第一，主开关回路的电感需要通过新的互连技术来最小化，以取代冗长的线束，并通过优化布局设计，使功率器件接近。第二，由于制造上的不兼容性和安全问题，栅极驱动电路通常被组装在与功率模块分开的基板上。应通过将栅极驱动电路与功率模块尽可能地接近使栅极环路电感最小化。另外，在平行芯片的情况下，布局应该是对称的，以避免电流不平衡。第三，需要通过将栅极环路电流与主开关环路电流分开来避免共源电感带来的问题。这可以通过提供一个额外的引脚来实现，例如开尔文源连接。第四，应通过减少输出端和接地散热器的电容耦合来减轻寄生电容中流动的电流，比如避免交流电位的金属痕迹的几何重叠。图1.4半桥模块的电路原理图。三个主要的寄生电感表示为Lswitch、Lgate和Lsource。图1.5半桥模块的电路原理图。封装和散热器之间有寄生电容。尽管目前的功率器件具有优良的功率转换效率，但在运行的功率模块中，这些器件产生的热量是不可避免的。功率器件的开关和传导损失在器件周围以及从芯片到冷却剂的整个热路径上产生高度集中的热通量密度。这种热通量导致功率器件的性能下降，以及器件和封装的热诱导可靠性问题。在这个从Si基器件向SiC基器件过渡的时期，功率模块封装面临着前所未有的散热挑战。图1.6根据额定电压和热阻计算出所需的总芯片面积在相同的电压和电流等级下，SiC器件的尺寸可以比Si器件小得多，这为更紧凑的功率模块设计提供了机会。根据芯片的热阻表达式，芯片尺寸的缩小，例如芯片边缘的长度，会导致热阻的二次方增加。这意味着SiC功率器件的模块化封装需要特别注意散热和冷却。图1.6展示了计算出所需的总芯片面积减少，这与芯片到冷却剂的热阻减少有关。换句话说，随着芯片面积的减少，SiC器件所需的热阻需要提高。然而，即使结合最先进的冷却策略，如直接冷却的冷板与针状翅片结构，假设应用一个70kVA的逆变器，基于DBC和线束的标准功率模块封装的单位面积热阻值通常在0.3至0.4 Kcm2/W之间。为了满足研究中预测的未来功率模块的性能和成本目标，该值需要低于0.2 Kcm2/W，这只能通过创新方法实现，比如双面冷却法。同时，小的芯片面积也使其难以放置足够数量的线束，这不仅限制了电流处理能力，也限制了热电容。以前对标准功率模块封装的热改进大多集中在稳态热阻上，这可能不能很好地代表开关功率模块的瞬态热行为。由于预计SiC器件具有快速功率脉冲的极其集中的热通量密度，因此不仅需要降低热阻，还需要改善热容量，以尽量减少这些快速脉冲导致的峰值温度上升。在未来的功率模块封装中，应解决因采用SiC器件而产生的热挑战。以下是未来SiC封装在散热方面应考虑的一些要求。第一，为了降低热阻，需要减少或消除热路中的一些封装层；第二，散热也需要从芯片的顶部完成以使模块的热阻达到极低水平，这可能需要改变互连方法，比如采用更大面积的接头；第三，封装层接口处的先进材料将有助于降低封装的热阻。例如，用于芯片连接和热扩散器的材料可以分别用更高的导热性接头和碳基复合材料代替。第四，喷射撞击、喷雾和微通道等先进的冷却方法可以用来提高散热能力。SiC器件有可能被用于预期温度范围极广的航空航天应用中。例如用于月球或火星任务的电子器件需要分别在-180℃至125℃和-120℃至85℃的广泛环境温度循环中生存。由于这些空间探索中的大多数电子器件都是基于类似地球的环境进行封装的，因此它们被保存在暖箱中，以保持它们在极低温度下的运行。由于SiC器件正在评估这些条件，因此需要开发与这些恶劣环境兼容的封装技术，而无需使用暖箱。与低温有关的最大挑战之一是热循环引起的大的CTE失配对芯片连接界面造成的巨大压力。另外，在室温下具有柔性和顺应性的材料，如硅凝胶，在-180℃时可能变得僵硬，在封装内产生巨大的应力水平。因此，SiC封装在航空应用中的未来方向首先是开发和评估与芯片的CTE密切匹配的基材，以尽量减少应力。其次，另一个方向应该是开发在极低温度下保持可塑性的芯片连接材料。在最近的研究活动中，在-180℃-125℃的极端温度范围内，对分别作为基材和芯片附件的SiN和Indium焊料的性能进行了评估和表征。为进一步推动我国能源战略的实施，提高我国在新能源领域技术、装备的国际竞争力，实现高可靠性碳化硅 MOSFET 器件中试生产技术研究，研制出满足移动储能变流器应用的多芯片并联大功率MOSFET 器件。本研究将通过寄生参数提取、建模、仿真及测试方式研究 DBC 布局、多栅极电阻等方式对芯片寄生电感与均流特性的影响，进一步提高我国碳化硅器件封装及测试能力。2. SiC MOSFET功率模块设计技术2.1 模块设计技术介绍在MOSFET模块设计中引入软件仿真环节，利用三维电磁仿真软件、三维温度场仿真软件、三维应力场仿真软件、寄生参数提取软件和变流系统仿真软件，对MOSFET模块设计中关注的电磁场分布、热分布、应力分布、均流特性、开关特性、引线寄生参数对模块电特性影响等问题进行仿真，减小研发周期、降低设计研发成本，保证设计的产品具备优良性能。在仿真基础上，结合项目团队多年从事电力电子器件设计所积累的经验，解决高压大功率MOSFET模块设计中存在的多片MOSFET芯片和FRD芯片的匹配与均流、DBC版图的设计与芯片排布设计、电极结构设计、MOSFET模块结构设计等一系列难题，最终完成模块产品的设计。高压大功率MOSFET模块设计流程如下：图2.1高压大功率MOSFET模块设计流程在MOSFET模块设计中，需要综合考虑很多问题，例如：散热问题、均流问题、场耦合问题、MOSFET模块结构优化设计问题等等。MOSFET芯片体积小，热流密度可以达到100W/cm2~250W/cm2。同时，基于硅基的MOSFET芯片最高工作温度为175℃左右。据统计，由于高温导致的失效占电力电子芯片所有失效类型的50%以上。随电力电子器件设备集成度和环境集成度的逐渐增加，MOSFET模块的最高温升限值急剧下降。因此，MOSFET模块的三维温度场仿真技术是高效率高功率密度MOSFET模块设计开发的首要问题。模块散热能力与众多因素有关：MOSFET模块所用材料的物理和化学性质、MOSFET芯片的布局、贴片的质量、焊接的工艺水平等。如果贴片质量差，有效散热面积小，芯片与DBC之间的热阻大，在模块运行时易造成模块局部过热而损坏。另外，芯片的排布对热分布影响也很大。下图4.2是采用有限元软件对模块内部的温度场进行分析的结果：图2.2 MOSFET模块散热分布分析在完成结构设计和材料选取后，采用ANSYS软件的热分析模块ICEPAK，建立包括铜基板、DBC、MOSFET芯片、二极管芯片以及包括铝质键合引线在内的相对完整的数值模拟模型。模拟实际工作条件，施加相应的载荷，得到MOSFET的温度场分布，根据温度场分布再对MOSFET内部结构和材料进行调整，直至达到设计要求范围内的最优。2.2 材料数据库对一个完整的焊接式MOSFET模块而言，从上往下为一个 8层结构：绝缘盖板、密封胶、键合、半导体芯片层、焊接层 1、DBC、焊接层 2、金属底板。MOSFET模块所涉及的主要材料可分为以下几种类型：导体、绝缘体、半导体、有机物和无机物。MOSFET模块的电、热、机械等性能与材料本身的电导率、热导率、热膨胀系数、介电常数、机械强度等密切相关。材料的选型非常重要，为此有必要建立起常用的材料库。2.3 芯片的仿真模型库所涉及的MOSFET芯片有多种规格，包括：1700V 75A/100A/125A；2500V/50A；3300V/50A/62.5A；600V/100A；1200V/100A；4500V/42A；6500V/32A。为便于合理地进行芯片选型（确定芯片规格及其数量），精确分析多芯片并联时的均流性能，首先为上述芯片建立等效电路模型。在此基础上，针对实际电力电子系统中的滤波器、电缆和电机负载模型，搭建一个系统及的仿真平台，从而对整个系统的电气性能进行分析预估。2.4 MOSFET模块的热管理MOSFET模块是一个含不同材料的密集封装的多层结构，其热流密度达到100W/cm2--250W/cm2，模块能长期安全可靠运行的首要因素是良好的散热能力。散热能力与众多因素有关：MOSFET模块所用材料的物理和化学性质、MOSFET芯片的布局、贴片的质量、焊接的工艺水平等。如果贴片质量差，有效散热面积小，芯片与DBC之间的热阻大，在模块运行时易造成模块局部过热而损坏。芯片可靠散热的另一重要因素是键合的长度和位置。假设散热底板的温度分布均匀，而每个MOSFET芯片对底板的热阻有差异，导致在相同工况时，每个MOSFET芯片的结温不同。下图是采用有限元软件对模块内部的温度场进行分析的结果。图2.3MOSFET模块热分布在模块完成封装后，采用FLOTHERM软件的热分析模块，建立包括铜基板、DBC、MOSFET芯片、二极管芯片以及包括铝质键合引线在内的相对完整的数值模拟模型。模拟实际工作条件，施加相应的载荷，得到MOSFET的温度场分布的数值解，为MOSFET温度场分布的测试提供一定的依据。2.5. 芯片布局与杂散参数提取根据MOSFET模块不同的电压和电流等级，MOSFET模块所使用芯片的规格不同，芯片之间的连接方式也不同。因此，详细的布局设计放在项目实施阶段去完成。对中低压MOSFET模块和高压MOSFET模块，布局阶段考虑的因素会有所不同，具体体现在DBC与散热底板之间的绝缘、DBC上铜线迹之间的绝缘以及键合之间的绝缘等。2.6 芯片互联的杂散参数提取MOSFET芯片并联应用时的电流分配不均衡主要有两种：静态电流不均衡和动态电流不均衡。静态电流不均衡主要由器件的饱和压降VCE（sat）不一致所引起；而动态电流不均衡则是由于器件的开关时间不同步引起的。此外，栅极驱动、电路的布局以及并联模块的温度等因素也会影响开关时刻的动态均流。回路寄生电感特别是射极引线电感的不同将会使器件开关时刻不同步；驱动电路输出阻抗的不一致将引起充放电时间不同；驱动电路的回路引线电感可能引起寄生振荡；以及温度不平衡会影响到并联器件动态均流。2.7 模块设计专家知识库通过不同规格MOSFET模块的设计－生产－测试－改进设计等一系列过程，可以获得丰富的设计经验，并对其进行归纳总结，提出任意一种电压电流等级的MOSFET模块的设计思路，形成具有自主知识产权的高压大功率MOSFET模块的系统化设计知识库。3. SiCMOSFET封装工艺3.1 封装常见工艺MOSFET模块封装工艺主要包括焊接工艺、键合工艺、外壳安装工艺、灌封工艺及测试等。3.1.1 焊接工艺焊接工艺在特定的环境下，使用焊料，通过加热和加压，使芯片与DBC基板、DBC基板与底板、DBC基板与电极达到结合的方法。目前国际上采用的是真空焊接技术，保证了芯片焊接的低空洞率。焊接要求焊接面沾润好，空洞率小，焊层均匀，焊接牢固。通常情况下．影响焊接质量的最主要因素是焊接“空洞”，产生焊接空洞的原因，一是焊接过程中，铅锡焊膏中助焊剂因升温蒸发或铅锡焊片熔化过程中包裹的气泡所造成的焊接空洞，真空环境可使空洞内部和焊接面外部形成高压差，压差能够克服焊料粘度，释放空洞。二是焊接面的不良加湿所造成的焊接空洞，一般情况下是由于被焊接面有轻微的氧化造成的，这包括了由于材料保管的不当造成的部件氧化和焊接过程中高温造成的氧化，即使真空技术也不能完全消除其影响。在焊接过程中适量的加人氨气或富含氢气的助焊气体可有效地去除氧化层，使被焊接面有良好的浸润性．加湿良好。“真空+气体保护”焊接工艺就是基于上述原理研究出来的，经过多年的研究改进，已成为高功率，大电流，多芯片的功率模块封装的最佳焊接工艺。虽然干式焊接工艺的焊接质量较高，但其对工艺条件的要求也较高，例如工艺设备条件，工艺环境的洁净程度，工艺气体的纯度．芯片，DBC基片等焊接表面的应无沾污和氧化情况．焊接过程中的压力大小及均匀性等。要根据实际需要和现场条件来选择合适的焊接工艺。3.1.2 键合工艺引线键合是当前最重要的微电子封装技术之一，目前90％以上的芯片均采用这种技术进行封装。超声键合原理是在超声能控制下，将芯片金属镀层和焊线表面的原子激活，同时产生塑性变形，芯片的金属镀层与焊线表面达到原子间的引力范围而形成焊接点，使得焊线与芯片金属镀层表面紧密接触。按照原理的不同，引线键合可以分为热压键合、超声键合和热压超声键合3种方式。根据键合点形状，又可分为球形键合和楔形键合。在功率器件及模块中，最常见的功率互连方法是引线键合法，大功率MOSFET模块采用了超声引线键合法对MOSFET芯片及FRD芯片进行互连。由于需要承载大电流，故采用楔形劈刀将粗铝线键合到芯片表面或DBC铜层表面，这种方法也称超声楔键合。外壳安装工艺：功率模块的封装外壳是根据其所用的不同材料和品种结构形式来研发的，常用散热性好的金属封装外壳、塑料封装外壳，按最终产品的电性能、热性能、应用场合、成本，设计选定其总体布局、封装形式、结构尺寸、材料及生产工艺。功率模块内部结构设计、布局与布线、热设计、分布电感量的控制、装配模具、可靠性试验工程、质量保证体系等的彼此和谐发展，促进封装技术更好地满足功率半导体器件的模块化和系统集成化的需求。外壳安装是通过特定的工艺过程完成外壳、顶盖与底板结构的固定连接，形成密闭空间。作用是提供模块机械支撑，保护模块内部组件，防止灌封材料外溢，保证绝缘能力。外壳、顶盖要求机械强度和绝缘强度高，耐高温，不易变形，防潮湿、防腐蚀等。3.1.3 灌封工艺灌封工艺用特定的灌封材料填充模块，将模块内组件与外部环境进行隔离保护。其作用是避免模块内部组件直接暴露于环境中，提高组件间的绝缘，提升抗冲击、振动能力。灌封材料要求化学特性稳定，无腐蚀，具有绝缘和散热能力，膨胀系数和收缩率小，粘度低，流动性好，灌封时容易达到模块内的各个缝隙，可将模块内部元件严密地封装起来，固化后能吸收震动和抗冲击。3.1.4 模块测试MOSFET模块测试包括过程测试及产品测试。其中过程测试通过平面度测试仪、推拉力测试仪、硬度测试仪、X射线测试仪、超声波扫描测试仪等，对产品的入厂和过程质量进行控制。产品测试通过平面度测试仪、动静态测试仪、绝缘/局部放电测试仪、高温阻断试验、栅极偏置试验、高低温循环试验、湿热试验，栅极电荷试验等进行例行和型式试验，确保模块的高可靠性。3.2 封装要求本项目的SiC MOSFET功率模块封装材料要求如下：（1）焊料选用需要可靠性要求和热阻要求。（2）外壳采用PBT材料，端子裸露部分表面镀镍或镀金。（3）内引线采用超声压接或铝丝键合（具体视装配图设计而定），功率芯片采用铝线键合。（4）灌封料满足可靠性要求，Tg150℃，能满足高低温存贮和温度循环等试验要求。（5）底板采用铜材料。（6）陶瓷覆铜板采用Si3N4材质。（7）镀层要求：需保证温度循环、盐雾、高压蒸煮等试验后满足外观要求。3.3 封装流程本模块采用既有模块进行封装，不对DBC结构进行调整。模块封装工艺流程如下图3.1所示。图3.1模块封装工艺流程（1）芯片CP测试：对芯片进行ICES、BVCES、IGES、VGETH等静态参数进行测试，将失效的芯片筛选出来，避免因芯片原因造成的封装浪费。（2）划片&划片清洗：将整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片，划片后可从晶圆上将芯片取下进行封装；划片后对金属颗粒进行清洗，保证芯片表面无污染，便于后续工艺操作。（3）丝网印刷：将焊接用的焊锡膏按照设计的图形涂敷在DBC基板上，使用丝网印刷机完成，通过工装钢网控制锡膏涂敷的图形。锡膏图形设计要充分考虑焊层厚度、焊接面积、焊接效果，经过验证后最终确定合适的图形。（4）芯片焊接：该步骤主要是完成芯片与 DBC 基板的焊接，采用相应的焊接工装，实现芯片、焊料和 DBC 基板的装配。使用真空焊接炉，采用真空焊接工艺，严格控制焊接炉的炉温、焊接气体环境、焊接时间、升降温速度等工艺技术参数，专用焊接工装完成焊接工艺，实现芯片、DBC 基板的无空洞焊接，要求芯片的焊接空洞率和焊接倾角在工艺标准内，芯片周围无焊球或堆焊，焊接质量稳定，一致性好。（5）助焊剂清洗：通过超声波清洗去除掉助焊剂。焊锡膏中一般加入助焊剂成分，在焊接过程中挥发并残留在焊层周围，因助焊剂表现为酸性，长期使用对焊层具有腐蚀性，影响焊接可靠性，因此需要将其清洗干净，保证产品焊接汉城自动气相清洗机采用全自动浸入式喷淋和汽相清洗相结合的方式进行子单元键合前清洗，去除芯片、DBC 表面的尘埃粒子、金属粒子、油渍、氧化物等有害杂质和污染物，保证子单元表面清洁。（6） X-RAY检测：芯片的焊接质量作为产品工艺控制的主要环节，直接影响着芯片的散热能力、功率损耗的大小以及键合的合格率。因此，使用 X-RAY 检测机对芯片焊接质量进行检查，通过调整产生 X 射线的电压值和电流值，对不同的焊接产品进行检查。要求 X 光检查后的芯片焊接空洞率工艺要求范围内。（7）芯片键合：通过键合铝线工艺，完成 DBC 和芯片的电气连接。使用铝线键合机完成芯片与 DBC 基板对应敷铜层之间的连接，从而实现芯片之间的并联和反并联。要求该工序结合芯片的厚度参数和表面金属层参数，通过调整键合压力，键合功率，键合时间等参数，并根据产品的绝缘要求和通流大小，设置合适的键合线弧高和间距，打线数量满足通流要求，保证子单元的键合质量。要求键合工艺参数设定合理、铝线键合质量牢固，键合弧度满足绝缘要求、键合点无脱落，满足键合铝线推拉力测试标准。（8）模块焊接：该工序实现子单元与电极、底板的二次焊接。首先进行子单元与电极、底板的焊接装配，使用真空焊接炉实现焊接，焊接过程中要求要求精确控制焊接设备的温度、真空度、气体浓度。焊接完成后要求子单元 DBC 基板和芯片无损伤、无焊料堆焊、电极焊脚之间无连焊虚焊、键合线无脱落或断裂等现象。（9）超声波检测：该工序通过超声波设备对模块 DBC 基板与底板之间的焊接质量进行检查，模块扫描后要求芯片、DBC 无损伤，焊接空洞率低于 5%。（10）外壳安装：使用涂胶设备进行模块外壳的涂胶，保证模块安装后的密封性，完成模块外壳的安装和紧固。安装后要求外壳安装方向正确，外壳与底板粘连处在灌封时不会出现硅凝胶渗漏现象。（11）端子键合&端子超声焊接：该工序通过键合铝线工艺，实现子单元与电极端子的电气连接，形成模块整体的电气拓扑结构；可以通过超声波焊接实现子单元与电极端子的连接，超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波焊接具有高机械强度，较低的热应力、焊接质量高等优点，使得焊接具有更好的可靠性，在功率模块产品中应用越来越广泛。（12）硅凝胶灌封&固化：使用自动注胶机进行硅凝胶的灌封，实现模块的绝缘耐压能力。胶体填充到指定位置，完成硅凝胶的固化。要求胶体固化充分，胶体配比准确，胶体内不含气泡、无分层或断裂纹。4. 极端条件下的可靠性测试4.1 单脉冲雪崩能量试验目的：考察的是器件在使用过程中被关断时承受负载电感能量的能力。试验原理：器件在使用时经常连接的负载是感性的，或者电路中不可避免的也会存在寄生电感。当器件关断时，电路中电流会突然下降，变化的电流会在感性负载上产生一个应变电压，这部分电压会叠加电源电压一起加载在器件上，使器件在瞬间承受一个陡增的电压，这个过程伴随着电流的下降。图4.1 a）的雪崩能量测试电路就是测试这种工况的，被测器件上的电流电压变化情况如图4.1 b）。图4.1 a)雪崩能量测试电路图；b)雪崩能量被测器件的电流电压特性示意图这个过程中，电感上储存的能量瞬时全部转移到器件上，可知电流刚开始下降时，电感储存的能量为1/2*ID2*L，所以器件承受的雪崩能量也就是电感包含的所有能量，为1/2*ID2*L。试验目标：在正向电流ID = 20A下，器件单脉冲雪崩能量EAS1J试验步骤：将器件放入测试台，给器件施加导通电流为20A。设置测试台电感参数使其不断增加，直至器件的单脉冲雪崩能量超过1J。通过/失效标准：可靠性试验完成后，按照下表所列的顺序测试（有些测试会对后续测试有影响），符合下表要求的可认为通过。测试项目通过条件IGSS USLIDSS or IDSX USLVGS(off) or VGS(th)LSL USLVDS(on) USLrDS(on) USL (仅针对MOSFET)USL: upper specification limit, 最高上限值LSL: lower specification limit, 最低下限值4.2 抗短路能力试验目的：把样品暴露在空气干燥的恒温环境中，突然使器件通过大电流，观测元器件在大电流大电压下于给定时间长度内承受大电流的能力。试验原理：当器件工作于实际高压电路中时，电路会出现误导通现象，导致在短时间内有高于额定电流数倍的电流通过器件，器件承受这种大电流的能力称为器件的抗短路能力。为了保护整个系统不受误导通情况的损坏，系统中会设置保护电路，在出现短路情况时迅速切断电路。但是保护电路的反应需要一定的时长，需要器件能够在该段时间内不发生损坏，因此器件的抗短路能力对整个系统的可靠性尤为重要。器件的抗短路能力测试有三种方式，分别对应的是器件在不同的初始条件下因为电路突发短路（比如负载失效）而接受大电流大电压时的反应。抗短路测试方式一，也称为“硬短路”，是指IGBT从关断状态（栅压为负）直接开启进入到抗短路测试中；抗短路测试方式二，是指器件在已经导通有正常电流通过的状态下（此时栅压为正，漏源电压为正但较低），进入到抗短路测试中；抗短路测试方式三是指器件处于栅电压已经开启但漏源电压为负（与器件反并联的二极管处于续流状态，所以此时器件的漏源电压由于续流二极管的钳位在-0.7eV左右，，栅压为正），进入到抗短路测试中。可知，器件的抗短路测试都是对应于器件因为电路的突发短路而要承受电路中的大电流和大电压，只是因为器件的初始状态不同而会有不同的反应。抗短路测试方法一电路如图4.2，将器件直接加载在电源两端，器件初始状态为关断，此时器件承受耐压。当给器件栅电极施加一个脉冲，器件开启，从耐压状态直接开始承受一个大电流及大电压，考量器件的“硬”耐短路能力。图4.2 抗短路测试方法一的测试电路图抗短路测试方法二及三的测试电路图如图4.2，图中L_load为实际电路中的负载电感，L_par为电路寄生电感，L_sc为开关S1配套的寄生电感。当进行第二种抗短路方法测试时，将L_load下端连接到上母线（Vdc正极），这样就使L_sc支路与L_load支路并联。初态时，S1断开，DUT开通，电流从L_load和DUT器件上通过，开始测试时，S1闭合，L_load瞬时被短路，电流沿着L_sc和DUT路线中流动，此时电流通路中仅包含L_sc和L_par杂散电感，因此会有大电流会通过DUT，考察DUT在导通状态时承受大电流的能力。当进行第三种抗短路方法测试时，维持图4.2结构不变，先开通IGBT2并保持DUT关断，此时电流从Vdc+沿着IGBT2、L_load、Vdc-回路流通，接着关断IGBT2，那么D1会自动给L_load续流，在此状态下开启DUT栅压，DUT器件处于栅压开启，但漏源电压被截止状态，然后再闭合S1，大电流会通过L_sc支路涌向DUT。在此电路中IGBT2支路的存在主要是给D1提供续流的电流。图4.3 抗短路测试方法二和方法三的测试电路图1） 抗短路测试方法一：图4.2中Vdc及C1大电容提供持续稳定的大电压，给测试器件DUT栅极施加一定时间长度的脉冲，在被试器件被开启的时间内，器件开通期间处于短路状态，且承受了较高的耐压。器件在不损坏的情况下能够承受的最长开启时间定义为器件的短路时长（Tsc），Tsc越大，抗短路能力越强。在整个短路时长器件，器件所承受的能量，为器件的短路能量（Esc）。器件的抗短路测试考察了器件瞬时同时承受高压、高电流的能力，也是一种器件的复合应力测试方式。图4.2测试电路中的Vdc=600V，C1、C2、C3根据器件的抗短路性能能力决定，C1的要求是维持Vdc的稳定，C1的要求是测试过程中释放给被测器件的电能不能使C1两端的电压下降过大（5%之内可接受）。C2，C3主要用于给器件提供高频、中频电流，不要求储存能量过大。对C2、C3的要求是能够降低被测器件开通关断时造成的漏源电压振幅即可。图4.4 抗短路能力测试方法一的测试结果波形图4.4给出了某款SiC平面MOSFET在290K下，逐渐增大栅极脉冲宽度（PW）的抗短路能力测试结果。首先需要注意的是在测试过程中，每测量一个脉冲宽度的短路波形，需要间隔足够长的时间，以消除前一次短路测试带来的器件温度上升对后一次测试的器件初始温度的影响，保证每次测试初始温度的准确。从图中可以看出，Id峰值出现在1 μs和2 μs之间，随着开通时间的增加，Id呈现出先增加后减小的时间变化趋势。Id的上升阶段，是因为器件开启时有大电流经过器件，在高压的共同作用下，器件温度迅速上升，因为此时MOSFET的沟道电阻是一个负温度系数，所以MOSFET沟道电阻减小，Id则上升，在该过程中电流上升的速度由漏极电压、寄生电感以及栅漏电容的充电速度所决定；随着大电流的持续作用，器件整体温度进一步上升，器件此时的导通电阻变成正温度系数，器件的整体电阻将随温度增加逐渐增大，这时器件Id将逐渐减小。所以，整个抗短路能力测试期间，Id先增加后下降。此外，测试发现，当脉冲宽度增加到一定程度，Id在关断下降沿出现拖尾，即器件关断后漏极电流仍需要一定的时间才能恢复到0A。在研究中发现当Id拖尾到达约12A左右之后，进一步增大脉冲宽度，器件将损坏，并伴随器件封装爆裂。所以针对这款器件的抗短路测试，定义Tsc为器件关断时漏极电流下降沿拖尾到达10A时的脉冲时间长度。Tsc越长，代表器件的抗短路能力越强。测试发现，低温有助于器件抗短路能力的提升，原因是因为，低的初始温度意味着需要更多的时间才能使器件达到Id峰值。仿真发现，器件抗短路测试失效模式主要有两种：1、器件承受高压大电流的过程中，局部高温引起漏电流增加，触发了器件内部寄生BJT闩锁效应，栅极失去对沟道电流的控制能力，器件内部电流局部集中发生热失效，此时的表现主要是器件的Id电流突然上升，器件失效；2、器件温度缓慢上升时，导致器件内部材料性能恶化，比如栅极电极或者SiO2/Si界面处性能失效，主要表现为器件测试过程中Vgs陡降，此时，器件的Vds若未发生进一步损坏仍能承受耐压，只是器件Vgs耐压能力丧失。上述两种失效模式都是由于温度上升引起，所以要提升器件的抗短路能力就是要控制器件内部温度上升。仿真发现导通时最高温区域主要集中于高电流密度区域（沟道部分）及高电场区域（栅氧底部漂移区）。因此，要提升器件的抗短路能力，要着重从器件的沟道及栅氧下方漂移区的优化入手，降低电场峰值及电流密度，此外改善栅氧的质量将起到决定性的作用。2） 抗短路测试方法二：图4.5 抗短路能力测试方法二的测试结果波形如图4.5，抗短路测试方法二的测试过程中DUT器件会经历三个阶段：（1）漏源电压Vds低，Id电流上升：当负载被短路时，大电流涌向DUT器件，此时电路中仅包含L_sc和L_par杂散电感，DUT漏源电压较低，Vdc电压主要分布在杂散电感上，所以Id电流以di/dt=Vdc/（L_sc+L_par）的斜率开始上升。随着Id增加，因为DUT器件的漏源之间的寄生电容Cgd，会带动栅压上升，此时更加促进Id电流的增加，形成一个正循环，Id急剧上升。（2）Id上升变缓然后开始降低，漏源电压Vds上升：Id上升过程中，Vds漏源电压开始增加，导致Vdc分压到杂散电感上的电压降低，导致电流上升率di/dt减小，Id上升变缓，当越过Id峰值后，Id开始下降，-di/dt使杂散电感产生一个感应电压叠加在Vds上导致Vds出现一个峰值。Vds峰值在Id峰值之后。（3）Id、Vds下降并恢复：Id，Vds均下降恢复到抗短路测试一的高压高电流应力状态。综上所述，抗短路测试方法一的条件比方法一的更为严厉和苛刻。3） 抗短路测试方法三：图4.6 抗短路能力测试方法二的测试结果波形如图4.6，抗短路测试方法三的波形与方法二的波形几乎一致，仅仅是在Vds电压上升初期有一个小的电压峰（如图4.6中红圈），这是与器件发生抗短路时的初始状态相关的。因为方法三中器件初始状态出于栅压开启，Vds为反偏的状态，所以器件内部载流子是耗尽的。此时若器件Vds转为正向开通则必然发生一个载流子充入的过程，引发一个小小的电压峰，这个电压峰值是远小于后面的短路电压峰值的。除此以外，器件的后续状态与抗短路测试方法二的一致。一般来说，在电机驱动应用中，开关管的占空比一般比续流二极管高，所以是二极管续流结束后才会开启开关管的栅压，这种情况下，只需要考虑仅开关管开通时的抗短路模式，则第二种抗短路模式的可能性更大。然而，当一辆机车从山上开车下来，电动机被用作发电机，能量从车送到电网。续流二极管的占空比比开关管会更高一点，这种操作模式下，如果负载在二极管续流且开关管栅压开启时发生短路，则会进行抗短路测试模式三的情况。改进抗短路失效模式二及三的方法，是通过给开关器件增加一个栅极前钳位电路，在Id上升通过Cgd带动栅极电位上升时，钳位电路钳住栅极电压，就不会使器件的Id上升陷入正反馈而避免电流的进一步上升。试验目标：常温下，令Vdc=600V，通过控制Vgs控制SiC MOSFET的开通时间，从2μs开通时间开始以1μs为间隔不断增加器件的开通时间，直至器件损坏，测试过程中保留测试曲线。需要注意的是，在测试过程中，每测量一个脉冲宽度的短路波形，需要间隔足够长的时间，以消除前一次短路测试带来的器件温度上升对后一次测试的器件初始温度的影响，保证每次测试初始温度的准确。试验步骤：搭建抗短路能力测试电路。将器件安装与测试电路中，保持栅压为0。通过驱动电路设置器件的开通时间，给器件一个t0=2μs时间的栅源脉冲电压，使器件开通t0时间，观察器件上的电流电压曲线，判断器件是否能够承受2μs的短路开通并不损坏；如未损坏，等待足够长时间以确保器件降温至常温状态，设置驱动电路使器件栅源电压单脉冲时间增加1us，再次开通，观察器件是否能够承受3μs的短路开通并不损坏。循环反复直至器件发生损坏。试验标准：器件被打坏前最后一次脉冲时间长度即为器件的短路时长Tsc。整个短路时长期间，器件所承受的能量为器件的短路能量Esc。4.3 浪涌试验目的：把样品暴露在空气干燥的恒温环境中，对器件施加半正弦正向高电流脉冲，使器件在瞬间发生损坏，观测元器件在高电流密度下的耐受能力。试验原理：下面以SiC二极管为例，给出了器件承受浪涌电流测试时的器件内部机理。器件在浪涌应力下的瞬态功率由流过器件的电流和器件两端的电压降的乘积所决定，电流和压降越高，器件功率耗散就越高。已知浪涌应力对器件施加的电流信号是固定的，因此导通压降越小的器件瞬态功率越低，器件承受浪涌的能力越强。当器件处于浪涌电流应力下，电压降主要由器件内部寄生的串联电阻承担，因此我们可以通过降低器件在施加浪涌电流瞬间的导通电阻，减小器件功率、提升抗浪涌能力。a）给出了4H-SiC二极管实际浪涌电流测试的曲线，图4.7 a）曲线中显示器件的导通电压随着浪涌电流的上升和下降呈现出“回滞”的现象。图4.7 a）二极管浪涌电流的实测曲线； b）浪涌时温度仿真曲线浪涌过程中，器件的瞬态 I-V 曲线在回扫过程中出现了电压回滞，且浪涌电流越高，器件在电流下降和上升过程中的压降差越大，该电压回滞越明显。当浪涌电流增加到某一临界值时，I-V 曲线在最高压降处出现了一个尖峰，曲线斜率突变，器件发生了失效和损坏。器件失效后，瞬态 I-V 曲线在最高电流处出现突然增加的毛刺现象，电压回滞也减小。引起SiC JBS二极管瞬态 I-V 曲线回滞的原因是，在施加浪涌电流的过程中，SiC JBS 二极管的瞬态功率增加，但散热能力有限，所以浪涌过程中器件结温增加，SiC JBS 二极管压降也发生了变化，产生了回滞现象。在每次对器件施加浪涌电流过程中，随着电流的增加，器件的肖特基界面的结温会增加，当电流降低接近于0时结温才逐渐回落。在浪涌电流导通的过程中，结温是在积累的。由于电流上升和下降过程中的结温的差异，导致了器件在电流下降过程的导通电阻高于电流在上升过程中导通电阻。这使得电流下降过程 I-V 曲线压降更大，从而产生了在瞬态 I-V 特性曲线电压回滞现象。浪涌电流越高，器件的肖特基界面处的结温越高，因此导通电阻就越大，而回滞现象也就越明显。为了分析器件在 40 A 以上浪涌电流下的瞬态 I-V 特性变化剧烈的原因，使用仿真软件模拟了肖特基界面处温度随电流大小的变化曲线，如图4.7 b)所示，在 40 A 以上浪涌电流下，结温随浪涌电流变化非常剧烈。器件在 40 A 浪涌电流下，最高结温只有 358 K。但是当浪涌电流增加到60 A 时，最高结温已达1119 K，这个温度足以对器件破坏表面的肖特基金属，引起器件失效。图4.7 b)中还可以得出，浪涌电流越高，结温升高的变化程度就越大，56 A 和 60 A 浪涌电流仅相差 4 A，最高结温就相差 543 K，最高结温的升高速度远比浪涌电流的增加速度快。结温的快速升高导致了器件的导通电阻迅速增大，正向压降快速增加。因此，电流上升和下降过程中，器件的导通压降会更快速地升高和下降，使曲线斜率发生了突变。器件结温随着浪涌电流的增大而急剧增大，是因为它们之间围绕着器件导通电阻形成了正反馈。在浪涌过程中，随着浪涌电流的升高，二极管的功率增加，产生的焦耳热增加，导致了结温上升；另一方面，结温上升，导致器件的导通电阻增大，压降进一步升高。导通电压升高，导致功率进一步增加，使得结温进一步升高。因此器件的结温和电压形成了正反馈，致使结温和压降的增加速度远比浪涌电流的增加速度快。当浪涌电流增加到某一临界值时，触发这个正反馈，器件就会发生失效和损坏。长时间的重复浪涌电流会在外延层中引起堆垛层错生长，浪涌电流导致的自热效应会引起顶层金属熔融，使得电极和芯片之间短路，还会导致导通压降退化和峰值电流退化，并破坏器件的反向阻断能力。金属Al失效是大多数情况下浪涌失效的主要原因，应该使用鲁棒性更高的材料替代金属Al，以改善SiC器件的高温特性。目前MOS器件中，都没有给出浪涌电流的指标。而二极管、晶闸管器件中有这项指标。如果需要了解本项目研发的MOSFET器件的浪涌能力，也可以搭建电路实现。但是存在的问题是，MOS器件的导通压降跟它被施加的栅压是相关的，栅压越大，导通电阻越低，耐浪涌能力越强。如何确定浪涌测试时应该给MOSFET施加的栅压，是一个需要仔细探讨的问题。试验目标：我们已知浪涌耐受能力与器件的导通压降有关，但目前无法得到明确的定量关系。考虑到目标器件也没有这类指标的参考，建议测试时，在给定栅压下（必须确保器件能导通），对器件从低到高依次施加脉冲宽度为10ms或8.3ms半正弦电流波，直到器件发生损坏。试验步骤：器件安装在测试台上后，器件栅极在给定栅压下保持开启状态。通过测试台将导通电流设置成10ms或8.3ms半正弦电流波，施加在器件漏源极间。逐次增加正弦波的上限值，直至器件被打坏。试验标准：器件被打坏前的最后一次通过的浪涌值即为本器件在特定栅压下的浪涌指标值。以上内容给出了本项目研发器件在复合应力及极端条件下的可靠性测试方法，通过这些方法都是来自于以往国际工程经验和鉴定意见，可以对被测器件的可靠性有一个恰当的评估。但是，上述方法都是对测试条件和测试原理的阐述，如何通过测试结果来评估器件的使用寿命，并搭建可靠性测试条件与可靠性寿命之间的桥梁，就得通过可靠性寿命评估模型来实现。

p 　　说起威思曼公司，2004年，高永明看到中国高压电源产品依然受制于国外，毅然从上市公司辞职，创办了西安威思曼高压电源有限公司。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/6a8290a6-1fff-475e-ac95-816c69293c8a.jpg" title=" 高永明.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " strong 西安威思曼高压电源有限公司经理 高永明 /strong /span /p p 　　威思曼公司2007年注册成立。“当时因为我上班的上市公司也用高压电源，每次采购的价格都不一样，明摆着是中国做不了，你只能任人宰割。当时我就决定我们自己下大力气去开发高压电源。”而选择做分析仪器的电源，也是由于2007年左右正是RoSH指令实施后采购XRF的高峰，所以，威思曼公司的第一个产品就是XRF高压电源，公司前十年也一直致力于耕耘分析仪器领域。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/40f2f8ef-62b0-4bf8-9fc2-e9a9434ac35a.jpg" title=" 镉大米电源_meitu_1.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " strong 镉大米检测仪的电源 /strong /span /p p 　　X射线类分析仪器的电源产品，除了RoSH检测仪，威思曼还提供测金仪、测厚仪、镉大米检测仪，以及XRD等的电源。“镉大米检测仪的电源我们是全球第一家自主研发的生产商，是与钢研纳克一起合作推出，并得到了国家粮食局系统的认可。”高永明说到。 /p p 　　“目前X射线类分析仪器的高压电源产品仍是威思曼主要生产的一类产品。”高永明说到，“但是，这类产品的利润已经非常薄了。”为此，近年来高永明在不断拓展新的产品以及新的应用领域。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 场发射扫描电镜电源研制成功，解决了一项“卡脖子”的技术 /span /strong /p p 　　2012年底，威思曼公司拿到了咸阳市科技局一个5万元的资助项目。“我们自己光资金投入就有250万左右。历经六年的时间，2017年电子显微镜的高压电源产品才正式问世。”据了解，目前世界上只有三家厂商能够生产该类产品，而国内能做的就只有威思曼高压电源一家公司。 /p p 　　“这款电源的设计初衷是给台湾一家公司的场发射扫描电镜产品定制开发。”这家台湾公司的场发射扫描电镜主要用于半导体行业，客户只有三星和英特尔这两家做晶圆的公司。虽然市场销量非常少，但一台仪器都可以卖出一个多亿人民币的价格来。“我们的高压电源就是配套在这个电子显微镜里头的，而该电子显微镜产品2017年已经开始整机销售了。目前，这个高压电源在世界上是属于电子显微镜电源中比较顶尖的。”高永明自豪地说到。“如今，国内生产电子显微镜的公司用到电源就会找到我们。” /p p 　　不过高永明也遗憾地说，这种电镜电源的市场量很少。为此，我们好奇地问到，威思曼公司自己投入了那么多资金、花了那么长的时间，研制出来的却是一个市场量很小的产品。当时，高永明是怎么想的呢? /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1b3598be-5ef2-4df1-93a2-ef04231ac651.jpg" title=" 电子显微镜_meitu_2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 场发射扫描电镜电源 /span /strong /p p 　　“其实做这个产品，我是任性了一把，也真的是因为一种‘情怀’的存在。” 高永明讲述到，当年美国总统尼克松访访华的时候送给周总理一个礼物，就是电子显微镜技术。如今，纳米材料的研究与加工等在国家发展中发挥着重要作用。虽然，电镜作为一种纳米材料表征技术的市场量并不很大，但是很多实验室都会用到，如果国外仪器公司不卖给我们，就是个“卡脖子”的问题。“接了这个活，也是因为许多老科学家对我们的鼓励，‘这个事咱们国内一定要做，咱们中国一定要做出尖端的、世界一流的电子显微镜，所有的配套的东西一定要在中国解决。 ’” /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2017重大专项取得重大突破，将大幅提升整个高压电源产品性能 /strong /span /p p 　　场发射扫描电镜电源产品的研制成功，标志着威思曼公司掌握了尖端技术，在这个行业里达到了一定“高度”。也因此，威思曼公司顺利获得了2017年科技部“重大科学仪器设备开发”重点专项—— “X射线高压电源”项目。该项目主要为了解决小体积、大功率、高电压电源的国产化问题。 /p p 　　2017年12月18号该项目正式启动。据高永明介绍，重大专项项目要求非常具体，该项目要求实现的指标是：体积132*480*480mm、功率5000瓦、电压250千伏、逆变频率240K赫兹。“这四个条件同时实现是很难的，目前全球范围内都没有该级别的产品。”高永明说到：“我们当时接下这个项目也是有点忐忑。在高压电源领域，没有太多可参考的东西，完全要我们自主研制。” /p p 　　不过，仅用了不到半年的时间，该项目已经取得了重大突破。接下来，高永明和他的同事们将不断“抠”细节、做出工程样机来。重大专专项产业化的要求——每年2000万产值，高总认为，有难度，但是非常有信心完成。 /p p 　　“完全按照重大专项这些指标制作的产品并没有多大的市场，但是，使用重大专项的某几项技术细分成不同的产品就很有用了，这也是重大专项的意义。” 高永明说到，“未来，我们要把这项技术扩展到所有的产品中去。这可能对整个高压电源领域是比较大的一个震动，对整个高压电源产品的性能将有大幅度的提升。” /p p 　　2018年威思曼又承担了国家科技项目“增材制造”项目——金属3D打印机的子项目，仍是核心部件——高压电源，也是中国首款。 /p p 　　 strong 后记 /strong /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 威思曼的很多产品开发是来自于合作伙伴的需求，另外一个典型的例子是威思曼与广州禾信合作开发的质谱仪专用高压电源模块，电源的噪声、稳定性等性能的高低决定着质谱仪的分辨率等指标。广州禾信的董事长周振当时说到，做中国人的质谱，也应该做一个中国人的高压电源公司。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　大约5年前的时候，广州禾信实现了数字离子阱质谱仪的原理样机，但是样机的脉冲电源体积太大，比预期的整机体积都要大。为了实现小型化，当时就找到了威思曼。而威思曼最后做出的电源只有烟盒大小，使得广州禾信的数字离子阱质谱仪才可以做的非常小。周振董事长也比较受触动，开始与威思曼形成了战略合作关系。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　谈到公司的未来发展规划，高永明表示，“我们一定要做中国高压电源领先公司，全球领先的高压电源制造商。”中长期的规划是拓展医疗、安检等应用领域，实现产值规模达到7000万。同时，将公司投入1个多亿计划建设的“西安威思曼科技园”建起来。长期的规划是通过十年左右时间，实现企业上市。 /span /p p br/ /p

3月26日上午，由陕西省发展和改革委员会主办，中国科学院西安光学精密机械研究所、陕西电子信息集团、西安炬光科技有限公司等单位承办的“陕西省高功率激光器及应用产业联盟成立揭牌暨项目签约仪式”在西安光机所隆重举行。陕西省副省长吴登昌、陕西省决策咨询委员会副主任崔林涛、中国科学院院士侯洵、中国科学院院士姚建铨以及陕西省、西安市政府有关部门领导，该产业联盟所有成员单位代表等共400余人出席了揭牌暨项目签约仪式。 　　为了贯彻落实《关中——天水经济区发展规划》，以建设西安统筹科技资源改革示范基地为契机，中国科学院西安光机所、陕西电子信息集团、西安炬光科技有限公司等三家单位发起组建陕西大功率激光器及其应用产业联盟的倡议。倡议指出，陕西在大功率激光器产业的技术和产业配套等方面具有较好的基础，为集群形成和发展提供了良好的条件，但还存在着产业分散、关联度低等问题，在一定程度上制约了全省大功率激光器产业的发展。因此，为大力促进我国大功率激光器产业快速发展，组建陕西大功率激光器及其应用产业联盟将刻不容缓。 　　在陕西省发改委等单位的大力支持下，目前陕西省高功率激光器及应用产业联盟已集合了全省在该领域中的近20家企业、大专院校和科研单位入盟。通过整合资源，并充分利用中国科学院西安光机所和西安炬光科技有限公司在高功率半导体激光器领域的技术、人才和产业等优势，建设陕西省激光产业集群，打造一条技术领先、产业集聚、竞争力强的全新的产业链，以加快培育战略性新兴产业，推动结构调整和发展方式的转变。 　　在本次签约仪式上，西安炬光科技公司与国投高科技投资有限公司签署了战略投资协议 与美国知名的激光器制造企业阿波罗公司(Apollo Instruments)签署了“光学整形与光纤耦合业务收购协议” 与西安光机所签署了“激光投影仪项目协议”，同时还与在陕的工业加工、医疗设备、科学研究等十余个激光器应用企事业单位签约了投融资项目和产品研发项目，总额近2亿元。 　　大会期间，陕西省发改委副主任张振红代表省发改委宣读了“关于成立陕西省高功率激光器及应用产业联盟的复函” 中国科学院西安光机所所长赵卫代表陕西省高功率激光器及应用产业联盟在大会讲话 陕西省副省长吴登昌、陕西省决策咨询委员会副主任崔林涛、中国科学院院士侯洵、中国科学院院士姚建铨为联盟的成立共同揭牌。