Инженеры Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создают технологию изготовления гетерогенных преобразователей электрической энергии с высокой удельной мощностью на основе широкозонных полупроводников. Проект решает задачи импортозамещения и создания компонентной базы нового поколения для силовой электроники. Работа ведется в рамках гранта Российского научного фонда.
Производство серверного и телекоммуникационного оборудования, беспилотников и радиолокационных систем требует развития наукоемких технологий, в том числе в области вторичных источников питания, отмечает руководитель проекта, доцент кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ Максим Дыбко. В рамках проекта будет разработана технология проектирования и изготовления компактных преобразователей на базе нитрид-галлиевых транзисторов и керамической многослойной печатной платы.
«У нитрида галлия ширина запрещенной зоны в три раза выше, чем у кремния, что позволяет приборам работать при более высоких напряжениях. Транзисторы на его основе способны работать на частотах до нескольких мегагерц, что уменьшает габариты пассивных компонентов преобразователя. Это дает возможность сделать источник питания более компактным при сохранении высокой мощности», — рассказал Максим Дыбко.
Гетерогенность подразумевает размещение бескорпусных полупроводниковых кристаллов и корпусированных элементов на одной печатной плате. Такая гибридная схема обеспечивает высокую плотность монтажа и снижение габаритов при сохранении функциональности.
В этом году разработчики изготавливают преобразователь на корпусированных элементах и многослойной печатной плате из текстолита, используя наработки предыдущих проектов. «В прошлом году по инициативе индустриального партнера был дан старт разработке компактного преобразователя для систем электропитания дата-центров. Здесь мы решили пойти дальше: проектировать более сложные преобразователи на нитрид-галлиевых транзисторах и повышать удельную мощность», — пояснил Максим Дыбко.
Сейчас разработчики тестируют первые образцы. В следующем году планируется изготовить образец на керамической подложке. Использование низкотемпературной керамики вместо текстолита позволит отводить тепло до восьми раз эффективнее, что важно для предотвращения перегрева и обеспечения стабильной работы.
Научная новизна проекта — в аналитическом расчете режимов работы преобразователя, разработке алгоритмов управления и проектировании интегрированного силового трансформатора, встроенного в плату.
В Новосибирске и области уже есть заинтересованные предприятия: АО «НИИ «Октава»», ООО «Аэрофрегат», а также производители нитрид-галлиевых транзисторов — АО «Силовой ключ» и АО НИИЭТ.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
