金刚石热沉片：破解新能源汽车的“高温魔咒”

在新能源汽车的快充竞赛中，，，巨大的电流和电压产生的热量足以熔化传统电子元件
，
，，，传统散热方案已无能为力
。
。。铜和铝虽然导热性能良好
，，，但同时导电，
，，
，需要额外绝缘层，，反而阻碍热量传递。
。这时，
，，，一种兼具 “超级导热” 和 “完美绝缘” 双重特性的材料脱颖而出——金刚石热沉片
。。。
。

原理揭秘：金刚石散热的工作机制

热传递加速器

金刚石的超高热导率（2200W/m·K）源于其完美的晶体结构。。。。金刚石晶体中，
，，碳原子以四面体结构紧密排列，，形成刚性的晶格
。。当热量传入时，
，，，晶格振动（声子）能以极低阻力传播
，
，，热传递速度高达30-100km/s
，，是铜中声子速度的5倍以上。。。

电场稳定器

在1000V高压环境下，
，，普通绝缘材料易被击穿。。金刚石的宽禁带特性（5.5eV） 使其能承受10MV/cm的击穿场强，
，是氮化镓的3.3倍，，，硅的33倍
。。。这确保了高压环境下电子元件的安全运行。。

热膨胀适配器

金刚石的热膨胀系数仅为0.8×10⁻⁶/K，，与硅（2.6×10⁻⁶/K）和碳化硅（4.2×10⁻⁶/K）接近。
。。这一特性使金刚石基板在温度剧烈变化时不易与半导体材料分离，
，
，保证长期稳定性。。

技术解析
：金刚石在新能源汽车中的散热布局

在兆瓦闪充系统中，，金刚石热沉片被战略性地部署在三个关键部位：

功率模块散热基板（充电桩核心）

在充电桩的功率转换模块中，，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是最关键的功率器件。。。

金刚石解决方案：

·采用金刚石衬底MOSFET：研究人员开发出基于金刚石衬底的MOSFET结构，，，在金刚石衬底上形成氢终端层，，
，表面设置栅介质层和栅电极。。

·创新封装技术：通过大面积裸露焊盘将热量高效传导至散热片，，95%的热量可直接传导至液冷系统
。。

电池包液冷系统（车辆核心）

面对1000A大电流充电带来的巨大热量，，新能源汽车虽然重新设计了液冷方案，，但加入金刚石材料可进一步提升90%的散热效率。。。

金刚石解决方案：

·电池极耳金刚石涂层
：在电池极耳（正负极连接片）上沉积1微米厚金刚石膜，，降低接触电阻同时加速散热

·液冷板金刚石导热层：在液冷板与电池模组间添加金刚石导热垫片，，热导率高达3.6W/m·K

·三维金刚石散热框架：采用金刚石微粉填充的复合材料制作电池包结构件，，兼顾结构强度和热管理
。。。

3GaN器件金刚石衬底（电源转换核心）

对于车载充电器和电驱逆变器中的氮化镓（GaN）功率器件，，金刚石衬底展现出惊人效果：

金刚石解决方案：

·GaN-on-Diamond技术：通过直接键合技术将GaN器件转移到金刚石衬底上

·实验表明：相同功率密度下，，，金刚石基GaN器件比碳化硅基温度降低40%，，，器件寿命可延长10倍。
。。

·在10GHz高频下输出功率可达10W/mm以上，，，性能远超传统材料

随着金刚石加工技术的成熟和成本下降，，，
，这项曾专属于航空航天领域的前沿材料，，正在新能源汽车领域大放异彩
。。
。它不仅是破解兆瓦闪充“高温魔咒”的关键钥匙，，更是推动电动汽车全面超越燃油车的重要技术支点。。。。

尊龙时凯是一家专注于宽禁带半导体材料研发、
、
、、生产和销售的国家高新技术企业
，，，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、、金刚石热沉片、、、金刚石窗口片、、、、金刚石基复合衬底)、
、单晶金刚石(热学级
、
、、光学级、、电子级、、、硼掺杂)和金刚石复合材料等，，，，引领金刚石及新一代材料革新，
，，赋能高端工业化应用，，，公司产品广泛应用于激光器、、GPU/CPU、、、
、医疗器械、、、5G基站、、大功率LED、、新能源汽车
、、、新能源光伏、、、航空航天和国防军工等领域。。
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