基于宽禁带半导体GaN的高温电子电路研究.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于宽禁带半导体GaN的高温电子电路研#究**沈鸿媛，杨杰，苑振宇，叶柠，陈云娜5（东北大学信息科学与与工程学院，沈阳110819）摘要：航空航天、石油钻探、火力发电和核能等行业都需要在高温环境下工作的电子系统，而硅半导体器件的最高工作温度只有150摄氏度，远远不能满足实际需求。由于有着更高的禁带宽度，GaN等宽禁带半导体器件的工作温度远远高于硅半导体器件。本文从电路设10计的角度，通过对高温基板的选择，高温器件的选型，高温电路的互连方式进行分析，用厚膜电路技术方案，通过PCB设计、网版印刷、高温烧结等一系列流程制作出可以耐高温

2、的线路板。并搭建了基于高温宽禁带半导体GaN在25℃到300℃宽温区测试的高温电路测试平台，对电路进行全温度的测试，并和仿真结果进行对比，验证电路仿真的正确性。最终通过实时信号测试仪接收无线传感信号并成功解调，得到频偏与输入信号的关系，实现在15300℃高温下传感电子单元的设计。关键词：GaN；高温电路；传感电子单元中图分类号：TN302Theresearchofhightemperatureelectriccircuitbasedon20widebandgapsemiconductorGaNShenHongyuan,YangJie,YuanZhenyu,YeNing,ChenYunna(

3、Collegeofinformationscienceandengineering,NortheasternUniversity,Shenyang110819)Abstract:Ectronicsystemworkingathightemperatureisrequiredinaerospace,oildrilling,thermalpowerandnuclearpowerandotherindustries.Themaximumworkingtemperatureofsilicon25semiconductordevicesonly150℃isfarfrommeetingtheactua

4、ldemand.Becauseofthehigherbandgapwidth,widebandgapsemiconductordevicessuchasGaNoperatingtemperatureismuchhigherthanthatofsiliconsemiconductordevices.Thisarticlefromtheperspectiveofcircuitdesignbasesonselectionofhightemperaturesubstrateanddevices,analysisofinterconnectionwithhightemperaturecircuita

5、ndschemeofthickfilmcircuittechnology.Throughaseriesoftechnologicalprocesssuchas30PCBdesign,screenprintingandhighsintering，hightemperatureresistantcircuitboardisproduced.Andsettingupafulltemperaturetestplatformofhightemperaturecircuitranges25℃to300℃basedonwidebandgapsemiconductorGaN.Throughcomparis

6、onwiththesimulationresults,thecorrectnessofthesimulationcircuitisverified.Finally,thewirelesssensorsignalisreceivedanddemodulatedbythereal-timesignaltester,andtherelationshipbetweenthefrequencyoffsetandtheinputsignalis35obtained.Thedesignofthesensorelectronicunitisrealizedatthetemperatureof300℃.Ke

7、ywords:GaN;hightemperaturecircuit;sensorelectronicsunit0引言在航空航天，石油钻探，火力发电等基础性行业中，很多机械设备在运行过程中都伴随40着包括高温、高压等恶劣的工作环境，对于健康监测系统也必须放置在这些极限的状况下，比如汽车和飞机发动机、火力发电设备、化工反应炉、在太阳附近执行任务的航天器以及卫基金项目：博士点新教师类基金（20130042120023）作者简介