寧圃奇，現(xiàn)為中國科學(xué)院電工研究所研究員。通過近10年刻苦鉆研、銳意創(chuàng)新，他在寬禁帶半導(dǎo)體功率模塊封裝及高功率密度車用電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用等研究領(lǐng)域取得了成就。寧圃奇主持了包括 “十三五”“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目在內(nèi)的8項(xiàng)研究，為我國寬禁帶半導(dǎo)體封裝與應(yīng)用水平的進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。
胸懷祖國，為國家科學(xué)事業(yè)磨礪才干
2000年到2006年，寧圃奇在清華大學(xué)電機(jī)系學(xué)習(xí)，先后獲得了學(xué)士和碩士學(xué)位。2006年，他進(jìn)入到世界著名的美國弗吉尼亞理工大學(xué)電力電子中心（CPES）開展博士學(xué)習(xí)，師從王飛教授（美國GE公司多個海外研發(fā)中心締造者、IEEE會士）。豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)歷使他系統(tǒng)地掌握了電力電子創(chuàng)新應(yīng)用知識，成長為一位擅長多學(xué)科交叉的研究人員，他在博士期間的科研工作也被當(dāng)年弗吉尼亞理工大學(xué)電氣系招生宣傳冊專門介紹。CPES中心主任美國工程院士Fred Lee教授在推薦信中寫道:“寧圃奇在國際性的功率器件應(yīng)用前沿研究中，思路創(chuàng)新，是CPES實(shí)驗(yàn)室封裝畢業(yè)生中突出的2-3人之一。”
2010年博士畢業(yè)后，寧圃奇加入世界著名的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)開展科研工作。在那里，他主要從事高效車用電機(jī)驅(qū)動的研究，并提出了電驅(qū)動元件構(gòu)型的降階解析模型，可同時實(shí)現(xiàn)功率模塊電氣、散熱、熱應(yīng)力三方面的快速評估，被寫入行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室年度報告。由于工作成績突出，2012年寧圃奇榮獲所在能源研究部的“特殊貢獻(xiàn)者”獎，同年由實(shí)驗(yàn)室協(xié)助獲得美國綠卡。
2013年3月，寧圃奇在國際知名的電力電子會議上，與中科院電工所李耀華所長和車用電機(jī)驅(qū)動研究部溫旭輝主任進(jìn)行了深入交流，他認(rèn)識到，中國的快速發(fā)展不僅需要在電氣工程新領(lǐng)域取得新的突破，更需要有為電氣事業(yè)獻(xiàn)身的研究人員。在科技報國的理想感召下，寧圃奇毅然決定回國發(fā)展，為國效力。
2013年7月，寧圃奇回國進(jìn)入中國科學(xué)院電工研究所工作。在所領(lǐng)導(dǎo)和研究部的大力支持下，依托國家專項(xiàng)項(xiàng)目，寧圃奇迅速建立100平米的千級凈化封裝實(shí)驗(yàn)間，并建成國內(nèi)較早具有引線鍵合、真空回流焊接等16項(xiàng)關(guān)鍵工藝研究的封裝實(shí)驗(yàn)室，先后設(shè)計(jì)開發(fā)出多款具有國際先進(jìn)水平的封裝形式。他參與建設(shè)國內(nèi)首家高壓大功率模塊第三方綜合檢測CNAS平臺，滿足工業(yè)級功率器件模塊電氣性能、熱性能、可靠性等各方面測試的需要，目前已經(jīng)為國內(nèi)外100多家企業(yè)提供定制化服務(wù)，年檢測量近萬塊，促進(jìn)了國產(chǎn)功率模塊的迅速進(jìn)步。經(jīng)過近10年的發(fā)展，寧圃奇逐漸匯聚組織了一支創(chuàng)新能力強(qiáng)、勤奮敬業(yè)、梯隊(duì)合理的研究團(tuán)隊(duì)，擁有從事電路硬件設(shè)計(jì)、驅(qū)動設(shè)計(jì)和電驅(qū)動集成的專業(yè)成員，在SiC芯片結(jié)溫監(jiān)測、高效驅(qū)動設(shè)計(jì)、高密度集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)。
科技報國，在電氣工程前沿矢志創(chuàng)新
碳化硅（SiC）功率器件性能優(yōu)異，是硅器件的競爭者和替代者，模塊封裝是其應(yīng)用基礎(chǔ)。寧圃奇在低感均流模塊布局設(shè)計(jì)、高溫平面型雙面冷卻SiC模塊開發(fā)、SiC器件高效驅(qū)動與系統(tǒng)集成散熱等方面都取得了原創(chuàng)性成果，為車用高功率密度電機(jī)驅(qū)動中發(fā)揮SiC芯片的高溫、高頻特性提供了理論支持和應(yīng)用依據(jù)。為充分發(fā)揮SiC器件的高頻、高溫性能，寧圃奇應(yīng)用遺傳算法突破模塊自動布局設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化了雙面Pinfin布局，解決了SiC高密度模塊散熱能力不足和溫度不平衡的問題，與常規(guī)鍵合型封裝相比，雜散阻抗降低68%、散熱能力提高53%。通過與江蘇宏微科技、揚(yáng)州國揚(yáng)電子、嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體等功率模塊生產(chǎn)單位合作，在科研與轉(zhuǎn)化過程中形成20多款封裝、多種系列模塊產(chǎn)品，電壓范圍覆蓋600V～3300V，產(chǎn)品在光伏、新能源汽車、變頻器、電焊機(jī)等領(lǐng)域獲得了規(guī)模化的應(yīng)用和配套，累計(jì)銷售30萬只。
寧圃奇深入開展母線電容特性研究，分別從電壓和電流角度分析電容儲能瞬態(tài)，獲得電容散熱的準(zhǔn)確需求。在此基礎(chǔ)上，研究SiC模塊和電容器的統(tǒng)一水冷散熱技術(shù)，使SiC器件的高頻、高效特性得到充分利用，實(shí)現(xiàn)了120kW電機(jī)驅(qū)動在入水口105oC下的穩(wěn)定運(yùn)行，功率密度達(dá)到47.5kW/L。科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的80kW電機(jī)控制器在常州道清公司的特種車上運(yùn)行3個月，累計(jì)2150公里無故障發(fā)生，目前已和比亞迪、北汽等大型整車單位開展了戰(zhàn)略性的合作。
弘揚(yáng)科學(xué)家精神，推力相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展
在沒有太多經(jīng)驗(yàn)可供借鑒的全新領(lǐng)域，寧圃奇秉承堅(jiān)持不懈、甘坐“冷板凳”的意志和信念，靠著不斷摸索、試錯，一點(diǎn)點(diǎn)持續(xù)開展科研攻關(guān)。作為中國科學(xué)院大學(xué)電子學(xué)院的崗位教師，他大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神，在開展科研工作的同時注重教書育人，堅(jiān)持開展“現(xiàn)代電力電子與控制技術(shù)”課程教學(xué)9年，連續(xù)3年開設(shè)國科大本科生暑期社會實(shí)踐課程，培養(yǎng)了多名博士生和碩士生，多人獲得國科大一等獎學(xué)金。2019年，他成為國科大電子學(xué)院首批本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。
在一絲不茍的科研工作中，寧圃奇始終堅(jiān)信“科學(xué)研究最大的動力，是對所從事的研究領(lǐng)域發(fā)自內(nèi)心的極致熱愛，是內(nèi)心深處渴望探索未知、尋找答案的本能。”他正是憑著刻苦鉆研精神，艱苦奮斗、勇于擔(dān)當(dāng)，取得了一項(xiàng)又一項(xiàng)突出的科研成果，為推動中國碳化硅功率器件科研事業(yè)不斷地作出自己的貢獻(xiàn)。
