德国设立氮化镓谐振项目研制高集成高频率功率电子器件

基于氮化镓（GaN）的新型功率晶体管可使功率电子器件开关频率高于硅基功率器件，优点包括增加单位体积和重量内的功率密度、降低成本、减少材料消耗和增加移动系统的效率。

为促进未来高频功率电子器件技术方案和概念的发展，德国于7月1日启动为期三年、名为“氮化镓-谐振-效率，氮化镓基高集成高频率功率电子器件”的项目。该项目由德国联邦教育和研究部的“增加能量效率功率电子”资金提供支持，总额约为1200万欧元。项目参与者包括弗劳恩霍夫太阳能系统研究所、胜美达组件和模块有限公司、利勃海尔电子有限公司，三者分别在功率电子、感应器件和航空电子领域具有丰富的专业知识，在此次项目的开展中可形成良好的互补。

该项目将基于氮化镓晶体管开发出开关频率大于1MHz、工作功率达到3kW的谐振直流-直流转换器。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所表示，要同时取得超高开关频率和高传输功率需要使用创新的感应器件，也是该项目的主要内容。由于高功耗损失，现有方法限制了器件实际的开关频率，不适合未来应用。因此，需要研发可同时实现高功率密度和高效率的器件，而这仅能通过感应器件的创新来实现，包括核心材料和几何版图、绕组结构和冷却概念。

在控制领域中，为保证与所施加的开关频率同步，该项目提出发展高频率器件，并带来新的问题，如包括宽带数据采集和信号处理。为了利用高开关频率的优点，通过计算功率来控制直流-直流转换器，必须增加类似量的器件，如开关频率或者控制器件必须由模拟器件实现。

在研的谐振电压转换器的一种可能应用是航空电子设备，其对紧凑性和低重量有严格要求。有害排放物的量（该数字值得特别关注，特别是在高海拔地区）可通过降低系统重量来减少。由于具有更高的功率密度，该技术也适合于其他要求空间小、重量轻、冷却力弱等移动应用场合。

另一种应用是作为服务器和通信电子的电源。目前，全球通信基础设施的能源消耗在总消耗中占有巨大比例。除节约材料外，该技术还可以降低功率损耗。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所表示，这技术不仅能提高效率，还降低对冷却的需求。

（工业和信息化部电子科学技术情报研究所张倩）