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高压大功率半导体器件IGCT
1. 痛点问题
功率半导体是支撑能源领域发展的核心部件。为实现3060双碳目标，我国正在超常规推动新能源发电、大容量输配电和电气化交通等领域，对电压等级4.5kV以上的功率器件需求急速增长。提高器件电压和容量可以减少器件串并联数量、缩减装备体积和成本，是解决城市用地紧张、降低海上风电平台建设成本的关键。然而，受工作机理和制备工艺限制，IGBT器件最大功率等级为4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶颈，无法满足能源发展需求。因此，亟需更高电压、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半导体器件解决方案。
2020年，中国功率半导体市场规模达2000亿元，但90%以上依赖进口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部进口。亟需寻求自主可控的功率半导体器件国产替代方案。
2. 解决方案
本技术面向新能源发电和输配电领域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成门极换流晶闸管）的设计、制备和驱动控制方案，可以提高阻断电压和关断电流能力、降低器件运行损耗，且可以结合应用工况开展定制优化，如改善器件防爆特性、解决高压装置中的驱动供电问题等，从而实现大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率变换。
目前团队已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等级全面覆盖IGBT，且具有向更大容量发展的潜力。与IGBT、MOSFET等晶体管器件相比，本技术提出的IGCT具有通态损耗低、耐受电压高、可靠性高、抗干扰能力强等突出优势，符合能源发展趋势，且制造工艺沿用基本沿用传统的晶闸管路线，制造成本低，国内工艺基础好。
清华大学
2021-10-26
二维半导体材料与器件
提出了层数调制、栅极电压调制和自组装单分子层调制等物理、化学改性策略，显著调控了MoS2载流子浓度和功函数，为开发低接触电阻的高性能纳电子器件提供了手段，研究成果发表于ACS Nano、APL等知名期刊，应邀为Adv. Mater.撰写综述一篇。
哈尔滨工业大学
2021-04-14
有机半导体光电导器件研发及应用
① 酞菁纳米材料制备。使用四苯氧基金属酞菁，采用混合溶剂缓慢挥发的方法，得到一维的酞菁纳米线；② 器件组装。使用梳状电极，将酞菁纳米线搭在梳状电极两端，形成电路。得到的酞菁器件对 808 nm光敏感，可以迅速产生响应，恢复时间短，课重复响应。
安徽理工大学
2021-04-13
Si基GaN功率半导体及其集成技术
随着便携式电子设备的快速发展，将微型电子设备运用到可穿戴设备或者作为生物植入物的可行性越来越大。用柔性电子器件来替代传统的硬质电子器件的重要性也愈加凸显，如何解决柔性电子设备的储能问题，是实现这些可能性的重要因素之一。 本成果设计并制备了一种新型柔性微型超级电容器，其具有制备工艺简单，成本较低，适用于各种粉末状电极材料等特点。
电子科技大学
2021-04-10
Si基GaN功率半导体及其集成技术
电子科技大学功率集成技术实验室（Power Integrated Technology Lab.-PITEL）自2008年就已经开展Si基GaN(GaN-on-Si)功率器件的研究，是国内最早开展GaN-on-Si功率半导体技术研究的团队。近年来在分立功率器件如功率整流器、增强型功率晶体管及其集成技术方面取得了突出的研究成果。2008年在被誉为“器件奥林匹克”的国际顶级会议IEDM上报道了GaN-on-Si开关模式Boost转换器，国际上首次实现了GaN-on-Si单片集成增强型功率晶体管和功率整流器
电子科技大学
2021-04-10
大功率半导体激光器
北京工业大学
2021-04-14
Si基GaN功率半导体及其集成技术
特色及先进性；技术指标 电子科技大学功率集成技术实验室（Power Integrated Technology Lab.-PITEL）自2008年就已经开展Si基GaN(GaN-on-Si)功率器件的研究，是国内最早开展GaN-on-Si功率半导体技术研究的团队。近年来在分立功率器件如功率整流器、增强型功率晶体管及其集成技术方面取得了突出的研究成果。2008年在被誉为“器件奥林匹克”的国际顶级会议IEDM上报道了GaN-on-Si开关模式Boost转换器，国际上首次实现了GaN-on-Si单片集成增强型功率晶体管和功率整流器。 GaN-on-Si功率整流器 提出一种GaN功率整流器新结构（Metal-Insulator-Semiconductor-Gated Hybrid Anode Diode），其结构如图2所示。新结构较传统GaN整流器具有更小的导通电阻，更低的开启电压和反向漏电。图3为MG-HAD和传统SBD正向开启特性特比，可以看出MG-HAD具有较小的开启电压（0.6V）和导通电阻（1.3mΩ?cm2）。图4可以看出器件直至150 ℃高温仍然保持优秀的反向阻断能力，以10μA/mm 为击穿电流标准，MG-HAD在常温下击穿电压超过1.1kV的仪器测量极限，150 ℃高温下击穿电压为770V。本器件结果能同时具有低导通电阻和高击穿电压，因而其baliga优值（BFOM）459 MW/cm2在已有GaN-on-Si功率二极管报道中为第二高值，见图5所示。
电子科技大学
2016-06-08
针对下一代功率半导体GaN器件的高频栅驱动电路设计技术
上限低，可反向导通，dv/dt扰动和di/dt扰动等。该项成果设计出适用于N型常关GaN器件的半桥栅驱动电路，通过分离充放电路径避免栅驱动电压振铃现象的发生和dV/dt现象对栅驱动电路的干扰；同时利用高端栅极钳位技术，在自举充电路径中对BOOT电容进行钳位，防止对上开关管的损坏。 半桥GaN栅驱动电路主要指标为： ？ 独立的高侧和低侧TTL逻辑输入 ？ 1.2A/5A 峰值上拉和下拉电流 ？ 高端浮动电压轨到100V ？ 0.6Ω/2.1Ω 下拉和上拉电阻 ？ 快速的延迟时间 (28ns typ) ？ 非常优越的延时匹配（1.5ns typ）
电子科技大学
2021-04-10
针对下一代功率半导体GaN器件的高频栅驱动电路设计技术
该项成果设计出适用于N型常关GaN器件的半桥栅驱动电路，通过分离充放电路径避免栅驱动电压振铃现象的发生和dV/dt现象对栅驱动电路的干扰；同时利用高端栅极钳位技术，在自举充电路径中对BOOT电容进行钳位，防止对上开关管的损坏。
电子科技大学
2021-04-10
半导体领域
晶盛机电以技术创新作为持续发展的动力源泉。相继开发出具有完全自主知识产权的全自动单晶生长炉、多晶铸锭炉、区熔硅单晶炉、蓝宝石炉等晶体生长设备，同时开发并销售晶体加工、光伏电池和组件等装备，致力于打造光伏产业链装备技术和规模双领先的装备龙头企业；在半导体产业实现8-12英寸大硅片制造用晶体生长及加工装备的国产化，并取得半导体材料装备的领先地位；成功掌握国际领先的450kg级超大尺寸泡生法蓝宝石晶体生长技术，蓝宝石材料业务具备较强的成本竞争力并逐步形成规模优势；在工业4.0方向，公司为半导体产业、光伏产业和LED产业提供智能化工厂解决方案，满足了客户对“机器换人+智能制造”的生产模式需求。
浙江晶盛机电股份有限公司
2021-02-01