來源：IEEE Journal of the Electron Devices Society

鏈接：https://doi.org/10.1109/jeds.2026.3658238

01 背景介紹

氮化鎵（GaN）作為寬禁帶半導體，具有更高擊穿電場、電子密度、遷移率及飽和速度，在高頻、高功率電子領域應用廣泛。高功率密度導致 2DEG（二維電子氣）通道產生嚴重自熱效應（焦耳熱累積），需將通道溫度控制在 200℃以下（商用 RF GaN HEMT 10W/mm 功率密度場景），否則會導致電性能退化與長期可靠性下降。

02 成果掠影

近日，西安電子科技大學張進成、馮欣副、劉志宏團隊在GaN HEMT熱管理方面取得重要進展，提出并驗證了一種高效集成的微流道冷卻方案，顯著提升了器件的散熱能力與電學性能。通過建立自然風冷與微通道冷卻的熱阻模型，結合 CFD 仿真與實驗驗證，實現結 - 環境熱阻（Rj-a）最低 13.5 K/W（較自然風冷降低 65%） 、表面熱通量達2200 W/cm2（提升 106%） ，飽和電流增加35.2% ，有效抑制自熱效應與電流崩塌；該技術在 25℃-50℃高環境溫度下仍保持穩定冷卻效果，且具有高集成性、通用性優勢，為高功率 GaN 器件提供了高效且實用的熱管理解決方案。研究成果以“Microchannel Cooling for Performance Enhancement of GaN-on-Si HEMT With a Low Rj-a of 13.5 K/W” 為題，發表于《IEEE Journal of the Electron Devices Society》期刊。

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