转自学在热电
第一作者：Longbing Yi
通讯作者：Xuefeng Zheng
通讯单位：西安电子科技大学
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.125576
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氮化镓（GaN）HEMTs受自热效应影响性能受限。这项究提出基于热电制冷器（TECs）的增强冷却模型，结合理论与实验改善热管理。与传统方法比，该模型显著降低温度，提升漏极电流11.2%（空气冷却）和15.6%（液体冷却）。在最大耗散功率下，结合TECs的最佳电流分别为9安培（空气冷却）和11安培（液体冷却）。调整TECs输入电流，优化结温至176.3°C和158.3°C。理论分析显示，热电材料参数影响显著，特定条件下结温可降至141.1°C和134.4°C。这些发现为GaN HEMTs热管理设计提供指导。
研究背景
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）因其出色的物理特性，如宽禁带和高浓度的二维电子气，而被广泛应用于高温、高压、高频和高功率领域。然而，GaN HEMTs的自热效应对其电性能和长期可靠性构成威胁，带来了严峻的热管理挑战。众多研究已探索了多种GaN HEMTs的冷却方法，包括散热片、嵌入式微通道、热管以及金刚石衬底等。例如，有研究在封装的GaN微波单片集成电路（MMIC）上设计了嵌入式微通道，并研究了不同冷却液流速和入口温度对电性能的影响；有研究在GaN功率器件上制造了铝制平面热管，并评估了整个封装模块的温度分布；还有研究提出了用于GaN基器件的复合金刚石-碳化硅（SiC）衬底，以解决自热问题。尽管这些先进的冷却技术在降低GaN HEMTs的结温方面卓有成效，但它们往往存在结构复杂、成本高以及潜在冷却液泄漏等缺点。在电子产品的各种热管理方法中，热电制冷器（TECs）因其体积小、响应快、无运动部件以及精确的温度控制能力而脱颖而出。因此，TECs在电子产品冷却中的应用受到了广泛关注。
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