东莞市平尚电子科技有限公司
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2025-12
​军用AI液冷设备中贴片电阻的高抗振与宽温域表现
在装甲车辆、舰载指挥系统或野战通信枢纽中部署的军用AI计算设备,正将液冷技术带入最严苛的物理环境。这类设备不仅要处理繁重的边缘计算任务,更需在持续振动、机械冲击以及从极寒到酷暑的剧烈温差中稳定运行。为这些设备供电及控制的核心电路板上,贴片电阻的性能不再仅由阻值精度决定,其抗振能力与宽温域下的稳定性直接关乎整个系统在极端条件下的生存性与任务可靠性。平尚科技基于工业级高可靠应用的技术积累,为这类场景提供了针对性强化设计的贴片电阻解决方案。​军用环境的复合应力:振动与温度的极限耦合军用移动平台上的振动环境是复杂且持续的,可能源于发动机、行驶颠簸或武器射击冲击,其频率范围宽且含有高能成分。这种振动会通过设备外壳和PCB传递至每一个贴片元件。对于贴片电阻,持续的振动应力可能导致两大失效模式:一是焊点疲劳开裂,振动能量集中于电阻两端的焊料处,长期作用下产生裂纹直至电气连接断开;二是电阻体内部损伤,对于厚膜电阻,其电阻浆料层与陶瓷基板之间可能因交变应力而产生微裂,导致阻值漂移或开路。与此同时,军用设备的工作温度范围极宽,可能要求从-55℃的严寒到+125℃的高温(或冷启动后的局部高温)。剧烈的温度变化带来双重挑战:一是材料热失配应力,电阻内部多层材料(陶瓷基板、电阻膜、玻璃保护层、端电极)膨胀系数不同,在快速温变下产生内应力;二是电阻温度系数(TCR)的非理想性,普通电阻的TCR在极端高低温下可能呈现非线性,导致阻值在温区两端严重偏离预期。高抗振设计:从结构加固到应力消散为抵御振动,平尚科技的强化设计贯穿于材料、结构和工艺。坚固的基板与牢固的附着:选用高强度氧化铝陶瓷基板,其电阻膜层采用高温烧结工艺,与基体形成坚固的冶金或化学结合,而非简单的物理附着,从根本上提升膜层本身的抗剥离能力。优化的端电极结构与内连接:强化设计的重点在电极。采用三层端电极结构(内层银/钯烧结层、中层镍阻挡层、外层锡或锡合金可焊层),并通过优化电极形状(如增加锚定面积)来增强与电阻膜层的结合强度。对于大功率或高可靠需求的电阻,甚至会在内部采用金属帽盖(MetalCap)结构,将电阻体包裹并焊接在更坚固的金属框架内,大幅提升整体机械强度。先进的保护涂层:在电阻膜层上覆盖一层柔韧性与致密性俱佳的特殊玻璃釉或聚合物涂层。这层涂层不仅能防潮、防化学腐蚀,更能作为应力缓冲层,吸收部分振动能量,并抑制膜层微裂纹的萌生与扩展。宽温域稳定性的实现:材料体系的精进为保障从-55℃到+125℃甚至更宽范围内的性能稳定,关键在于电阻体材料体系的低温漂特性与封装体的环境耐受性。低TCR与高稳定性的电阻材料:平尚科技为高可靠应用提供的贴片电阻,其核心采用经过特殊处理的金属膜或精密合金箔技术。这类材料的TCR曲线在宽温域内极为平直,可实现±25ppm/℃甚至更优的低温漂系数。这意味着即使在温度剧变下,其阻值变化也能被严格限制在±0.5%以内,确保分压、采样或反馈电路的精度。耐温变封装材料:电阻的外部包封材料选用高玻璃化转变温度(Tg)且热膨胀系数与陶瓷基板匹配的特种环氧树脂。这种材料在极端高低温下能保持良好弹性,不开裂、不脆化,有效保护内部结构。同时,端电极的镀层也需具备良好的抗热疲劳特性,确保在温度循环后仍保持优异的可焊性与导电性。工业级方案的实际表现与参数承诺基于上述设计,平尚科技的工业级高抗振宽温域贴片电阻,能够满足严苛的军用或类军用环境需求。其产品可承受高达20GRMS(5Hz至2000Hz)的随机振动测试,以及在-55℃至+155℃的温度范围内进行超过1000次的温度循环冲击,而阻值变化率可稳定控制在±1%以内。在经历这些严酷试验后,其焊点完好,内部结构无损伤。在实际的军用AI液冷设备中,这类电阻被广泛应用于电源管理模块的电流采样、精密基准电压产生以及传感器信号调理电路。液冷系统虽然高效地带走了主要热源(如CPU/GPU)的热量,稳定了设备的整体平均温度,但电路板上的局部温差和来自平台自身的振动依然存在。平尚科技的强化型电阻,正是为应对这些残余且关键的应力而设计,确保了在澎湃算力为军事决策提供支持时,其最基础的电路构建单元坚如磐石。军用AI液冷设备是尖端算力与极端环境的结合体,其对基础元器件的可靠性要求达到了民用标准的顶峰。贴片电阻的高抗振与宽温域表现,已超越普通商业级元件的范畴,成为一项涉及材料科学、机械工程与电子工艺的综合性技术。平尚科技通过针对性的材料选型、结构强化与工艺控制,使其工业级产品在抗振、耐温等关键参数上达到了适用于严苛环境的可靠水平,为国产高性能军用计算装备在复杂战场环境下的稳定运行,提供了从毫欧到兆欧级别的坚实基础。
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2025-12
NTC热敏电阻在冷板流量监控与堵塞预警中的应用
​NTC热敏电阻在冷板流量监控与堵塞预警中的应用在液冷AI服务器的冷却系统中,冷板内部微小流道的通畅是维持高效散热、保障芯片稳定运行的命脉。无论是水冷还是两相浸没式系统,流量异常或局部堵塞都将直接导致热交换效率骤降,引发芯片过热降频甚至损坏。传统的流量传感器虽然直接,但成本高、体积大,难以在服务器内部每个关键冷板上广泛部署。一种基于高精度、高响应速度的NTC热敏电阻的间接式流量监控与堵塞预警方案,凭借其经济、可靠且易于集成的特点,正成为一种实用的智能监测手段。​该方案的核心是利用一对或多对紧密配合的NTC热敏电阻,精确测量冷却液流经冷板特定路径前后的温度变化。其理论基础是热力学中的能量守恒——当冷却液流量稳定、换热条件恒定时,冷板进口与出口之间会形成一个相对稳定的温差(ΔT)。这个温差值不仅与GPU等热源的功耗正相关,更与冷却液流量成反比。部署时,一个NTC探头安装于冷板入口管路,另一个则安装于出口管路,两者均要求与冷却液实现良好的热耦合,以确保能快速、准确地感知流体温度。在系统正常运行且散热设计匹配时,监控系统会学习并记录下不同负载(如GPU利用率从30%到100%)下的基准ΔT曲线。一旦冷板内部因水垢、杂质或微生物滋生导致流道局部狭窄或堵塞,其直接后果是:在同等热负载下,流经该冷板的冷却液流量会减少。流量的减少意味着冷却液在冷板内停留时间变长,带走更多热量,从而导致出口温度升高,使实测的ΔT显著增大。​更高级的预警模型,不仅仅看ΔT的绝对值,更关注其动态变化趋势。例如,一个缓慢发展的堵塞过程,会表现为ΔT随时间的斜率逐渐为正(即缓慢增大)。通过设置合理的ΔT阈值以及变化率告警,系统可以在流量严重不足、芯片温度明显升高之前,提前数百乃至上千小时发出预警,提示运维人员进行预防性清洗或检查。NTC热敏电阻的关键性能:该预警方案的有效性,完全依赖于NTC探头所提供温度数据的准确性、一致性和快速性。测量精度与长期稳定性:为了准确捕捉可能仅1-2℃的微小温​差变化,NTC探头的测量精度至关重要。平尚科技的工业级NTC热敏电阻,通过精密的芯片筛选和补偿,在0-70℃的工作范围内,可实现系统级±0.3℃的测温精度。其B值(热敏指数)的稳定性和批量一致性,确保了多个探头之间的读数可比,这是计算可靠温差的前提。在长期浸泡于冷却液中,其封装材料能抵抗腐蚀和溶胀,保证参数多年不漂移。快速响应时间:流量变化导致的温度改变需要​被迅速捕捉。采用微型化芯片和薄壁不锈钢外壳设计的浸入式NTC探头,其热时间常数在水中可达到1.5秒甚至更低的水平。这种快速响应能力,使得系统能够及时感知到因流量突变(如泵的异常)引起的温度波动,而不至于因传感器自身的滞后而漏报。机械可靠性与密封性:安装在冷板管路上的探头需要承​受系统运行中的振动和压力脉动。工业级NTC采用坚固的封装和可靠的引线密封(如玻璃-金属密封),在承受一定机械应力的同时,确保冷却液不会渗入内部损坏敏感元件,其防护等级通常能满足IP67或更高标准,以适应液冷环境的长期考验。系统集成与智能化提升在实际部署中,平尚科技的方案会为每个关键冷板配置这样的温差监测节点。所有节点的温度数据被实时采集并上传至机柜管理控制器或更上层的DCIM(数据中心基础设施管理)系统。除了基础的阈值告警,系统还可结合AI算法进行更智能的诊断。例如,通过分析同一冷却液分配单元下多个并行冷板的ΔT数据,可以相互参照,快速定位出现异常的那个特定冷板。同时,算法可以学习服务器工作负载与ΔT的正常关系模型,当发现ΔT偏离了模型预测的正常范围时(例如在中等负载下ΔT异常偏高),即使未达到绝对阈值,也可发出早期“亚健康”预警,将维护从事后补救推向事前预防。国内在液冷监控领域的实践表明,采用此类基于NTC的方案,可以将冷板堵塞等潜在故障的预警提前数百小时,预警准确率可提升至85%以上。相比安装昂贵的电子流量计,该方案在满足监控需求的同时,将单点传感成本降低了约70%,为大规模液冷集群实现精细化、经济化的健康管理提供了可行的技术路径。在液冷技术向着更高可靠性与智能运维发展的进程中,对冷却系统自身健康的监控变得与对芯片温度的监控同等重要。NTC热敏电阻以其成熟的测温技术、优异的性价比和可靠性,巧妙地通过“温差”这个间接但灵敏的物理量,实现了对冷板流量与健康状态的持续监护。平尚科技通过提供高精度、快速响应且坚固耐用的工业级NTC探头,并结合智能数据分析策略,为液冷数据中心构建了一道针对散热回路故障的早期预警防线,让每一次冷却液的循环都处于可知、可控的保障之下。
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2025-12
浸没式液冷:贴片二极管的材料兼容性与长期可靠性
​浸没式液冷:贴片二极管的材料兼容性与长期可靠性随着浸没式液冷技术在高性能计算与AI领域的广泛应用,电子元器件正经历从“空气环境”到“液体环境”的根本性转变。这一转变带来的核心挑战之一,是确保所有浸没部件与冷却介质之间的长期材料兼容性。对于在电源保护、整流及信号处理等电路中不可或缺的贴片二极管而言,这并非简单的防水问题,而是一场对其封装材料、内部结构乃​至芯片钝化层在化学与物理层面的综合考验。平尚科技基于工业级液冷应用的实践,深入探究了贴片二极管在这一特殊工况下的可靠性核心,并形成了一套务实的材料兼容性评估与选型策略。在浸没式液冷系统中,无论是单相还是相变浸没,冷却液(如工程化氟化液、矿物油或合成油)均与元器件进行全表面、长期的直接接触。对于贴片二极管,这意味着其整个封装体——包括外部的环氧树脂或塑封料、内部的引线框架、芯片表面的钝化层以及外部的电镀端子——都将持续暴露于冷却液的化学环境中。兼容性问题首先表现在物理与化学渗透上。某些冷却液的小分子可能缓慢渗透进非完全致密的封装材料,长期作用下可能导致材料溶胀、塑性下降或内部键合界面退化。其次,更为关键的是电化学腐蚀。如果冷却液中含有微量水分或离子性杂质,它便可能成为电解质,在二极管的不同金属部件(如阳极和阴极的镀层)之间形成微电池,引发缓慢但不可逆的电化学腐蚀,最终导致电极侵蚀、接触电阻增大甚至开路失效。​为确保长期可靠性,必须对贴片二极管各材料界面进行系统性审视。封装体材料:常规的环氧模塑料(EMC​)并非为长期液体浸泡设计。平尚科技在工业级选型中,会优先评估或选用具有低吸湿率、高玻璃化转变温度(Tg)以及与目标冷却液化学兼容性更佳的增强型封装材料。例如,某些特种塑封料通过优化填料和树脂体系,能显著降低冷却液渗透速率,在85℃的氟化液中浸泡1000小时后,其绝缘电阻仍能保持在10^9欧姆以上,为内部芯片提供了稳定的保护。外部端子电镀层:端子的镀层是抵御腐蚀的​第一道防线。常用的锡镀层在特定冷却液和电偏压下可能产生“晶须”或腐蚀。平尚科技的方案倾向于采用更稳定的镀层组合,例如在镍阻挡层上施以薄金或高品质的哑光锡镀层。这种组合能有效阻挡底层铜的扩散,并提供优良的耐腐蚀性和可焊性。通过盐雾试验和高温高湿浸泡测试的模拟验证,可确保镀层在模拟液冷环境下数百小时内无明显腐蚀现象。内部芯片钝化与键合:二极管芯片表面的钝​化层(如二氧化硅、氮化硅)是保护半导体结的关键。必须确保其在冷却液环境中性质稳定,不发生水解或其他反应。同时,连接芯片与引线框架的键合线或焊料也需要评估其抗腐蚀性。采用金线键合或高铅焊料通常具有更好的稳定性,但成本较高。平尚科技会根据可靠性目标进行权衡,确保内部连接界面在热循环和化学环境共同作用下保持牢固。可靠性的量化评估与实践路径材料兼容性的最终目标是保障电气性能的长期稳定。平尚科技的评估聚焦于几个可量化的参数在加速老化测试前后的变化:正向压降(VF)的稳定性:VF的异常增大可能​暗示电极或键合界面的接触电阻因腐蚀而增加。反向漏电流(IR):IR的显著升高,可能意味着冷却​液渗透影响了芯片钝化层或造成了污染。热阻(RθJA)的变化:封装材料若因溶胀或退化导致​与芯片的热耦合变差,会体现在热阻的升高上,影响二极管在高负载下的散热能力。国内领先的工业级制造与封测能力,已经能够为浸没式液冷应用提供经过针对性验证的贴片二极管。例如,通过筛选兼容材料、优化封装工艺,平尚科技能够提供在105℃目标冷却液中,预期使用寿命超过6万小时(约7年)的整流与保护二极管解决方案。其产品在完成相当于多年寿命的加速浸泡与热循环测试后,关键电参数(VF,IR)的变化率可控制在5%以内,完全满足多数工业级浸没式设备对长期可靠运行的要求。浸没式液冷技术开启了散热效能的新篇章,也对电子元器件的可靠性提出了更深层次的材料科学命题。对于贴片二极管,其长期可靠性已不再仅由芯片本身的电气规格决定,更取决于从外部封装到内部界面的整个材料体系与冷却介质的和谐共存。平尚科技通过对材料兼容性的系统性研究与严谨测试,将这一潜在风险转化为可管理、可验证的设计要素,为国产液冷计算设备在追求极致能效的道路上,提供了稳定可靠的半导体基石。
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2025-12
光敏电阻在液冷数据中心人机交互面板的抗干扰设计
​光敏电阻在液冷数据中心人机交互面板的抗干扰设计在现代化液冷数据中心,人机交互(HMI)面板是运维人员与庞大算力集群进行状态监控、参数设置和故障干预的直接窗口。这些面板通常需要适应从明亮走廊到昏暗机房等复杂多变的光照环境,以确保显示内容清晰可读且操作舒适。实现自动亮度调节功能的核心传感元件——光敏电阻,其应用看似基础,但在液冷机房这一特殊场景下,其可靠性与抗干扰能力直接关系到交互体验的流畅与稳定。平尚科技基于工业级应用经验,针对液冷数据中心的环境特性,为HMI面板的光敏电阻应用构建了一套从硬件防护到软件滤波的系统性抗干扰设计。液冷环境下的独特干扰源与普通数据中心不同,液冷机房的HMI面板面临着更具挑战性的环境干扰。首先,是冷却液潜在泄漏或高湿度带来的风险。虽然面板本身通常密封,但高湿环境可能加速外部污染或内部凝露,影响光敏元件的透光窗洁净度。其次,是复杂且多变的环境光背景。机柜内部设备的状态指示灯(如各种颜色的LED)、运维人员使用的头灯或手电筒的短暂照射,都可能成为干扰环境光测量的强点光源。此外,液冷系统周期性运行带来的低频振动,虽然微弱,但长期也可能影响传感器连接的稳定性。这些干扰若处理不当,会导致自动亮度调节功能误动作——在需要时屏幕过暗,或在暗环境下突然变亮,影响观看并增加不必要的功耗。硬件层面的抗干扰加固设计平尚科技首先从物理层面为光敏电阻构建一个“洁净”的感知环境。密封与防护结构是基础。光敏电阻会被安装在一个带有专用导光柱和透光窗口的密封腔体内,该窗口材料通常选用透光率高、耐刮擦、防雾化的光学级聚碳酸酯或玻璃。腔体设计具备一定的防尘和防潮(IP5X等级)能力,有效阻隔灰尘和可能存在的冷凝水汽直接附着在感光元件上,确保其长期感光特性稳定。为了对抗机柜内部杂乱的点状光源干扰,光学滤波与结构优化至关重要。平尚科技的方案会在光敏电阻的感光路径上增加漫射片或特定的光学滤镜。漫射片可以将点状强光(如LED指示灯)扩散为相对均匀的面光源,避免传感器因局部过曝而误判整体环境光强;而光学滤镜则可以有针对性地衰减某些非自然光(如特定波长的设备指示灯)的强度,让人眼敏感的自然光频谱成分更准确地被感知。同时,导光柱的结构被设计为狭长或带有一定角度,以限制传感器的视野范围,使其主要接收来自面板正前方环境的环境漫反射光,而非侧向或后方的直接干扰光。电路与算法层面的智能抗干扰在信号处理层面,单一瞬时光强读数毫无意义,抗干扰的核心在于趋势判断与智能滤波。平尚科技的解决方案包含精密的信号调理电路和嵌入式软件算法。硬件电路上,会采用稳定的参考电压和精密分压电阻,确保光敏电阻阻值-电压转换的线性度和稳定性。同时,电源输入端会加强滤波,抑制来自面板其他电路(如背光驱动)可能带来的电源噪声耦合。在软件算法上,系统会实施多重策略:滑动平均与延时判断:系统不会响应光强的瞬时突变。它会持续采样,并计算一个时间窗口(如5-10秒)内的光强滑动平均值。只有当这个平均值发生持续、显著的趋势性变化时,才判定为有效的环境光改变,从而触发亮度调节。这能有效滤除人员路过、手电筒短暂照射等瞬时干扰。动态阈值与迟滞区间:系统预设的亮度调节阈值不是一个固定点,而是一个带有迟滞的区间。例如,从暗到亮触发的阈值比从亮到暗触发的阈值略高。这避免了在临界光强附近屏幕亮度频繁振荡,提升了体验的稳定性。阈值本身也可以根据时间段(如夜间模式)进行动态调整。异常值剔除与故障自检:算法会持续监测光强读数的合理性,如果出现远超正常范围的跳变(可能由传感器故障或严重干扰引起),该读数会被剔除。同时,系统可周期性进行简单的自检,例如在屏幕背光全亮时,检测光敏电阻读数是否在一个预期的“受遮挡”范围内,以判断传感器工作是否基本正常。通过这种“物理隔离+趋势感知”的综合抗干扰设计,平尚科技的方案能够使HMI面板在液冷机房的复杂光环境中,实现稳定、拟人化的自动亮度调节。其光敏传感系统能够将环境光测量误差在多数工况下稳定在±15%以内,亮度调节响应平滑,无闪烁或突兀变化,为数据中心运维人员提供了一个可靠、舒适且节能的交互界面。在高度自动化的液冷数据中心,可靠的人机交互是保障运维效率的最后一道人性化防线。光敏电阻在此处的价值,远不止于实现一个“自动亮度”功能,它更是系统感知外部物理世界、实现自适应交互的桥梁。平尚科技通过系统性的抗干扰工程设计,确保了这座桥梁在液冷环境特有的“光电干扰噪声”中依然稳固可靠,将成熟的工业级传感技术,转化为提升数据中心运维体验与能效的扎实细节。
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2025-12
​边缘AI液冷设备中MOS管的紧凑型散热解决方案
随着人工智能从云端向边缘侧下沉,部署在工厂车间、通信基站或移动载具中的边缘AI设备,正面临着比数据中心更为严苛的挑战:它们需要在极其有限的物理空间内,处理日益增长的计算任务,同时还要应对复杂多变、有时甚至通风不良的外部环境。为这些设备供电的核心功率器件——MOS管,其散热设计已不再是简单的“加热片”,而是决定整机能否在紧凑空间内稳定、可靠工作的关键。传统的风冷已触及天花板,而液冷技术正以其高效、静谧和可塑性强等优势,成为解决这一矛盾的必由之路,但其在边缘侧的落地,尤其强调“紧凑性”。与服务器机房中规整的机柜不同,边缘设备的安装空间常以厘米计。一台用于工业质检的AI计算盒,其内部可能同时集成GPU、多路传感器接口和通信模块,留给电源转换单元(DC-DC或AC-DC)的PCB面积非常紧张。这就要求其中的MOS管必须具备高功率密度,即单位面积或单位体积内能处理更大的功率。此外,边缘环境可能充满粉尘、油污或存在较大温差,传统风冷风扇易失效且会吸入污染物。因此,散热方案必须是一个密闭、高效、低维护的系统。液冷,特别是冷板式或微流道液冷,因其热量通过封闭的液体循环导出,恰好能满足这些要求,但如何将其“微型化”并高效地作用于MOS管,是工程实现的核心。MOS管的“内功”与“外功”:协同降低热阻紧凑型液冷散热方案的成功,建立在MOS管自身特性与外部冷却结构的深度协同之上。首先,MOS管必须修炼“内功”,即优化其封装热阻。在边缘设备中,体积庞大的TO-220或TO-247封装往往难以容纳。取而代之的是先进的贴片封装,如DFN(双边扁平无引线)、QFN(四边扁平无引线)或更先进的DirectFET、PolarPAK等。这类封装的共同特点是:底部拥有一个大面积裸露的金属焊盘(ExposedThermalPad),该焊盘直接与MOSFET的硅片相连。它不仅是电气接地点,更是主要的热量出口。这种设计将传统封装中向上的散热路径,扭转为向PCB方向的垂直向下导热,其结到焊盘的热阻(RθJC)可低至1°C/W以下,为高效导热奠定了物理基础。平尚科技提供的工业级MOS管,便采用了此类封装,其紧凑的尺寸(如5mmx6mm)能极大节省布局空间。其次,是“外功”的精进——构建超短、超低热阻的导热路径。紧凑型方案的核心是让冷却液无限接近MOS管的发热点。主流技术路径包括:微流道冷板直接贴合:在MOS管集中的区域,PCB采用金属基板(如铝基板),或将MOS管直接安装在一块精密加工的微型铜制或铝制冷板上。冷板内部蚀刻出宽度仅零点几毫米的微流道网络,冷却液流经时能高效带走热量。MOS管底部的裸露焊盘通过高性能导热界面材料(如导热凝胶或相变材料)与冷板表面实现近乎完美的接触,将界面热阻控制在极低水平。这种方案能将MOS管的结温到冷却液的热阻(RθJL)控制在5-10°C/W的范围内。集成式热管/均温板与液冷耦合:对于空间高度受限且热源分散的场景,可以在MOS管上方覆盖超薄热管或均温板(vaporchamber),先将局部热点热量快速横向扩散至更大面积,再通过一个集中的“液冷冷头”将热量导入液冷循环。这相当于为热量建立了“支线公交+主干线快车”的输送网络。耐腐蚀与可靠密封:边缘设备的液冷系统更小,冷却液与材料的兼容性至关重要。平尚科技在方案中会严格评估并选用与冷却液长期兼容的封装材料和导热介质,确保在设备数年的生命周期内,散热性能不会因腐蚀或材料退化而衰减。紧凑规格从参数到可靠性采用此类紧凑型液冷散热方案后,边缘AI设备中的MOS管能够实现显著的性能提升和可靠性保障。在同等功耗下,其峰值结温相比同尺寸下的优化风冷方案可降低20°C至30°C。根据半导体器件的寿命模型,结温每降低10°C,其理论寿命可延长约一倍。这意味着,在紧凑的工业网关或车载AI设备中,电源模块的寿命得以大幅延长。同时,更低的结温使得MOS管可以在更高的开关频率下工作(例如从200kHz提升至500kHz),从而允许使用更小体积的磁性和容性元件,进一步优化了整个电源系统的功率密度,形成了“散热优化-性能提升-体积缩小”的良性循环。在边缘AI这片充满活力却又空间受限的新战场上,液冷技术正从数据中心的“重型装备”演变为适应边缘需求的“精密工具”。MOS管的紧凑型散热解决方案,本质上是封装技术、热设计工程与材料科学在微观尺度上的深度协同。平尚科技凭借对工业级应用场景的深刻理解,将高效的液冷散热浓缩于方寸之间,确保每一颗为边缘算力供能的MOS管都能在冷静与高效中稳定运行,为AI在千行百业的落地应用,构筑起坚实且小巧的能源基石。
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2025-11
界面电容对称性设计新策略
中国科学院合肥物质科学研究院的研究团队近期提出了一种基于界面电化学电容对称性的转导层材料设计新策略,该策略为解决全固态离子传感器中的信号稳定性和效率问题提供了全新的思路。下面这个表格可以帮助你快速把握这项策略的核心要点。方面核心内容策略提出背景全固态离子选择电极是智能传感器的核心部件,但其性能受限于转导层材料与离子选择性膜之间的界面相互作用。关键问题离子选择性膜会像 “阀门” 一样,限制其下方固体转导层材料电容的充分发挥,导致传感器信号不稳、效率低下。策略核心在设计转导层材料时,不仅要追求高疏水性和大电容,更要关注其界面电化学电容的对称性,即电荷存储过程在不同极性过电位下需保持相对均衡。研究手段结合了电化学实验与动力学模拟,揭示了膜对转导层材料的制约机制。策略价值为高性能转导层材料的开发提供了普适性指导,有望提升传感器的可靠性和效率。策略的深层解读“阀门”效应与电容限制:在传统的设计中,研究人员通常只关注转导层材料本身是否具备高疏水性和大电容。然而,这项研究揭示,当转导层材料与上方的离子选择性膜结合后,膜会成为一个动力学约束的 “阀门” 。它会限制电荷在转导层中的充放电速度,导致材料在“有膜”和“无膜”两种状态下的电容性能转化率低下,从而直接影响传感器输出信号的稳定性和可靠性。电容对称性的关键作用:该策略的创新之处在于引入了 “界面电化学电容对称性” 这一设计维度。研究发现,在不同极性的过电位条件下,电荷存储过程的对称性与电容的转化效率密切相关。因此,理想的转导层材料应能确保在正、负偏压下都能实现相对均衡和高效的电荷存储,从而削弱离子选择性膜带来的限制效应。该策略的潜在应用与影响这项研究提出的新策略具有重要的理论和实践意义:指导新材料开发:它为设计下一代高性能全固态离子选择电极的转导层材料提供了明确的指导方向。未来材料的研究重点需要从单一的“高疏水、大电容”指标,转向对“界面电容对称性”的精细调控。提升传感器性能:通过应用此策略,有望显著提高化学和生物传感器(如用于环境监测、医疗诊断的传感器)的信号可靠性、响应速度和使用寿命。跨领域的普适性:研究者指出,这一基于电极界面动力学原理的策略,可作为跨电化学领域的普适性方法,可能对超级电容器、介电储能器件等其他涉及界面电荷存储的领域产生启发。
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2025-11
高能量密度纤维状超级电容器
纤维状超级电容器实现高能量密度的突破,主要归功于以下几方面的协同创新:电极材料与结构创新:核心在于引入高容量的电池型材料,并通过精巧的结构设计提升整体性能。复合策略:将具有高理论容量的电池型材料(如钒基氧化物NaNVO、层状双氢氧化物NiCo-LDH)与高导电的碳基材料(如石墨烯纤维、碳纳米管)复合,同时获得高容量和高导电性。结构设计:通过在电极中构建分等级的多孔结构或使用量子点进行层间柱撑,为离子传输提供更多、更畅通的通道,从而提升充放电速率。电解质工程:开发能在各种环境下稳定工作的电解质是关键。宽温域电解质:例如PVA基的水凝胶和有机凝胶电解质,通过引入高浓度的盐类或抗冻剂,使其在零下数十度到零上数十度的范围内都能保持优异的离子电导率。准固态电解质:它们能有效避免液态电解质可能存在的泄漏问题,提升了器件的安全性和封装便利性。器件设计与系统集成:混合型设计:这是实现高能量密度的关键路径。通过将一个电池型电极(提供高能量)和一个电容型电极(提供高功率)配对,构建非对称或混合型超级电容器,能打破对称型双电层电容器能量密度的天花板。柔性集成:纤维状的形态天然适合通过编织集成到纺织品中,为真正的可穿戴电子设备提供无缝的能源解决方案。应用场景与未来展望凭借其高能量密度、优异的柔韧性和稳定性,纤维状超级电容器在以下领域大有可为:柔性可穿戴电子:作为核心储能单元,无缝编织到衣物中,为健康监测传感器、柔性显示屏等设备供电。电动汽车与无人机:作为辅助电源,在车辆加速或无人机爬升时提供瞬时高功率,以提升性能或延长主电池寿命。微型机器人:为需要高敏捷性和快速响应的微型机器人提供轻质、高效的脉冲电源。未来的研究将更侧重于:进一步提升能量密度并降低成本,例如通过使用低成本导电聚合物部分替代昂贵的碳纳米管。开发基于可生物降解材料的器件,减少电子垃圾,实现可持续发展。探索与能量收集单元(如摩擦纳米发电机) 的一体化集成,发展自供能的可穿戴系统。
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2025-11
为什么这些合金能做到低TCR?
我们可以用一个天平的比喻来理解:天平的一端:是导致电阻随温度升高的机制。天平的另一端:是导致电阻随温度降低的机制。目标:通过调整合金的成分和结构,让这两端在所需的工作温度范围内达到完美或近乎完美的平衡。下面我们来详细解析天平两端的这两种机制:机制一:导致电阻升高的因素(使TCR为正值)这是所有金属材料都具有的普遍现象。晶格振动散射:金属原子在晶格点上并非静止,而是在不停地热振动。温度越高,振动越剧烈。电子输运受阻:定向移动的电子(形成电流)在穿过晶格时,会与这些剧烈振动的原子发生碰撞,从而被散射。这就像一个人在拥挤的、不停晃动的人群中穿行,速度会变慢。电阻增加:这种散射作用阻碍了电子的定向流动,宏观上就表现为电阻增加。结论: 这个机制是“基本盘”,它总是试图让电阻随温度升高而变大,贡献一个 正的TCR。机制二:导致电阻降低的因素(使TCR为负值)这是某些特殊合金所具有的特性,也是实现低TCR的关键。主要有以下两种理论来解释:1.近藤效应-主要用于解释某些含磁性原子的合金(如Cu-Mn系锰铜)在某些稀释合金中(比如在铜Cu基体中掺入少量锰Mn原子),锰原子具有局域磁矩,就像一个微小的磁铁。在低温下:这些磁性原子的自旋会与传导电子的自旋发生强烈的相互作用,将电子“束缚”住,导致电子被强烈散射,电阻很高。温度升高时:热运动破坏了这种有序的磁相互作用,减弱了对传导电子的散射能力。电子反而变得更“自由”了。结果:电阻随温度升高而下降,贡献一个 负的TCR。2.短程有序与残余电阻-更普适的解释,尤其适用于非磁性合金(如Cu-Ni系康铜)在固态溶液中,原子的排列并非完全无序。理想状态:A、B两种原子完全随机地分布在晶格点上,这叫“完全无序固溶体”。实际状态:在合金的制备和热处理过程中,原子倾向于形成某种微小的局域有序结构(比如一个A原子更倾向于被B原子包围)。低温下的强散射:在这种短程有序结构中,晶格的周期性被破坏,对传导电子构成了一个非常有效的散射中心,产生一个很高的 “残余电阻”。温度升高时:热振动加剧,会破坏这种短程有序,使其向更无序的状态转变。晶格的周期性在一定程度上得到恢复,对电子的散射反而减弱。结果:由短程有序引起的这部分残余电阻,随着温度升高而下降,同样贡献一个 负的TCR。精妙的平衡:如何实现接近零的TCR现在,我们把两种机制结合起来:机制一(晶格振动散射)贡献 正TCR。机制二(近藤效应/短程有序破坏)贡献 负TCR。材料科学家和工程师的工作,就是通过精确调整合金的【成分】和【热处理工艺】,来“微调”这个负TCR的强度和范围,使其在特定的温度区间内,恰好与正TCR相互抵消。举个例子:经典的锰铜合金(Cu-Mn-Ni-Fe等)通过调整锰、镍等元素的精确比例,可以改变其磁性状态和原子间的相互作用力,从而调控那个“负TCR”的大小。通过特定的热处理(如淬火、退火),可以控制合金内部短程有序的程度。淬火快冷可以“冻结”住高温的无序状态,而慢冷或退火则会促进短程有序的形成。这为工程师提供了又一个精细调控TCR的“旋钮”。最终,在一个宽泛的温度范围内(例如0°C到60°C),正负TCR相互补偿,使得合金的整体电阻变化微乎其微,实现了我们所需要的接近零的低温漂特性。总结为什么精密电阻合金能做到低TCR?答案是:它们并非“抵抗”了物理规律,而是“利用”了更复杂的物理规律。通过设计合金成分和微观结构,引入一个随温度升高而电阻降低的机制(源于近藤效应或短程有序的破坏),来对抗并抵消那个普遍存在的、随温度升高而电阻增大的机制(晶格振动散射),从而在宏观上实现了电阻值的高度稳定性。这正体现了人类在材料科学领域的高超智慧:不是与自然规律对抗,而是引导多种规律相互制衡,以达到我们想要的目标。
07
2025-11
电阻合金 (材料基础)
电阻合金是专门用于制造电阻元件的精密合金材料。它的性能直接决定了电阻器的精度、稳定性和可靠性。它不仅仅是让电流通过那么简单,而是需要在各种环境条件下,提供稳定、精确、可预测的电阻值。核心性能参数评价一种电阻合金的优劣,主要看以下几个关键性能指标:电阻率:单位是μΩ·cm。它表示材料抵抗电流通过能力的强弱。较高的电阻率意味着可以用更短、更细的材料制造出相同阻值的电阻,有利于元件的小型化。电阻温度系数:单位是ppm/℃。它表示温度每变化1摄氏度,电阻值的相对变化量。这是精密电阻合金最核心的指标。TCR值越小,说明电阻值受温度影响越小,性能越稳定。对铜热电动势:单位是μV/℃。当电阻合金与铜导线连接时,由于两种材料的差异,在接触点会产生一个与温差成正比的附加电势。这个值越小越好,尤其是在直流精密测量中,可以减小测量误差。长期稳定性:指电阻合金在长时间使用后,其阻值随时间变化的程度。优秀的电阻合金应具有极佳的稳定性,阻值年变化率极低。主要分类及经典合金根据其特性和用途,电阻合金主要分为以下几大类:1.精密电阻合金这类合金追求极低的TCR和极高的稳定性,主要用于标准电阻器、精密仪器仪表、高精度测量电路中。合金系列典型代表主要特点与用途Cu-Mn系锰铜,如康铜TCR极低(可做到±10ppm/℃以内),对铜热电动势小。是最经典、应用最广的精密电阻材料。常用于制作标准电阻、分流器、高精度采样电阻。Cu-Ni系新康铜、卡玛合金电阻率高于锰铜,耐腐蚀性和抗氧化性更好,工作温度范围更宽。也广泛用于精密电阻。Ni-Cr系改良型伊文合金、镍铬铝铁在传统Ni-Cr合金基础上添加Al、Fe、Cu等元素,大幅降低了TCR,同时保持了高电阻率。是精密箔电阻和精密线绕电阻的常用材料。贵金属系金基、铂基、钯基合金抗氧化、耐腐蚀性极佳,稳定性极高,可在恶劣环境下工作。但成本非常昂贵,主要用于标准电阻器或特殊领域(如航空航天)。2.调节元件用电阻合金主要用于电力、电子设备中作为电流/电压调节、控制的绕组电阻。对它们的要求是机械强度高、耐腐蚀、抗氧化、能承受较高工作温度。Ni-Cr系:如镍铬合金,电阻率高,耐热性好。Fe-Cr-Al系:如铁铬铝合金,抗氧化能力极强,最高使用温度可达1400℃,成本低于Ni-Cr系,广泛应用于电炉、发热管等电热元件。3.传感器元件用电阻合金这类合金的电阻会随外界环境(如形变、温度)发生有规律的变化,从而用于制造传感器。应变电阻合金:如应变康铜。其电阻值会随着材料的机械形变(拉伸或压缩)而改变,用于制造应变片,测量应力、压力等。热敏电阻合金:利用其电阻值对温度的敏感性来制造温度传感器。4.电热合金主要功能是将电能转化为热能。要求发热温度高、寿命长。主要有Ni-Cr系和Fe-Cr-Al系合金,与调节元件用合金类似。总结对比表为了让您更清晰地了解,以下是主要精密电阻合金的对比:特性Cu-Mn系(锰铜)Cu-Ni系(新康铜)Ni-Cr改良型(伊文合金)贵金属系(铂铱合金)电阻率中等较高高中等TCR极低很低极低低对铜热电动势极小较小较低视成分而定稳定性极高高极高极高成本中等中等较高极其昂贵主要应用标准电阻,精密采样电阻精密线绕电阻精密箔电阻,精密线绕电阻标准电阻,特殊环境
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2023-05
车规电解电容未来发展与车规电容的方向区别
​车规电解电容未来发展与车规电容的方向区别    车规电解电容是电子元器件中的一种,其未来发展主要受到市场需求、技术发展和环保要求等因素的影响。随着电子设备的不断发展,对电解电容的需求也在不断增加。在未来,随着5G通信、人工智能、物联网等技术的普及和应用,对高性能、高可靠性的电解电容的需求会进一步增加。同时,随着环保意识的增强,对无铅、无卤等环保型电解电容的需求也将逐渐增加。因此,车规电解电容的未来发展方向是朝着高性能、高可靠性和环保型方向发展。同时,随着技术的进步和市场的变化,新的车规电容材料和结构也将不断涌现。    ​车规电解电容和车规电容虽然都是用于汽车电子领域的电容器件,但是它们的结构和工作原理不同。    ​车规电容是一种利用金属箔片与聚酰亚胺薄膜之间的电容效应存储电荷的电容器。而车规电解电容则是一种利用电解质的离子导电性存储电荷的电容器,其内部结构一般是由两个电极和电解质组成。    ​从未来发展方向上来说,车规电容主要是在提高其性能和可靠性方面进行发展,例如提高其容量、温度特性、耐久性等,以满足不断增长的汽车电子应用需求。而车规电解电容则主要是在减小其体积、提高其能量密度、延长其寿命等方面进行发展,以满足电动汽车等新能源汽车领域对高性能电容的需求。​
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