頂點(diǎn)光電子商城2025年2月6日消息：我國在太空成功驗(yàn)證了第三代半導(dǎo)體材料制造的功率器件，這一成就標(biāo)志著我國在航天技術(shù)領(lǐng)域的又一重大突破。
隨著硅（Si）基功率器件的性能逐漸逼近其物理極限，尋找新型材料成為推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。此時(shí)，以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其獨(dú)特優(yōu)勢脫穎而出，成為新一代功率器件的理想選擇。碳化硅材料具有高能效、小型化、輕量化等顯著特點(diǎn)，完美契合了空間電源系統(tǒng)對于高性能、高效率以及輕量化的迫切需求。
中國科學(xué)院微電子研究所劉新宇、湯益丹團(tuán)隊(duì)聯(lián)合空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心劉彥民團(tuán)隊(duì)，共同研制了碳化硅（SiC）載荷系統(tǒng)。該載荷系統(tǒng)于2024年11月15日搭乘天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船飛向太空，開啟了空間站軌道科學(xué)試驗(yàn)之旅。經(jīng)過一個(gè)多月緊張而細(xì)致的在軌加電試驗(yàn)，成功完成了高壓400V碳化硅（SiC）功率器件的在軌試驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證。測試數(shù)據(jù)表明，該器件在電源系統(tǒng)中的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)均符合預(yù)期，表現(xiàn)穩(wěn)定可靠。
該成果實(shí)現(xiàn)了首款國產(chǎn)高壓400V抗輻射SiC功率器件空間環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證及其在電源系統(tǒng)中的在軌應(yīng)用驗(yàn)證。標(biāo)志著在以“克”為計(jì)量的空間載荷需求下，SiC功率器件將成為大幅提升空間電源效率的優(yōu)選方案。對推動(dòng)新一代航天技術(shù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。有望牽引空間電源系統(tǒng)的升級(jí)換代，為未來我國在探月工程、載人登月以及深空探測等領(lǐng)域提供新一代高性能功率器件的有力支撐。
四、第三代半導(dǎo)體材料優(yōu)勢
大的禁帶寬度使由第三代半導(dǎo)體材料制備而成的功率器件可以在高溫環(huán)境下工作，且能承受更高的電壓。高的熱導(dǎo)率使功率器件更容易將所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到外界，從而提高器件的熱穩(wěn)定性。高的臨界擊穿電場使第三代半導(dǎo)體功率器件與常見的硅器件在同一等級(jí)的耐壓下，能夠擁有更小的比導(dǎo)通電阻。高的電子飽和漂移速度使器件可以應(yīng)用于高頻、高速環(huán)境中。
SiC功率器件已在電源、逆變器、新能源汽車充電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軌道交通和軍工等領(lǐng)域得到了較為成熟的應(yīng)用。GaN功率器件在新能源汽車、半導(dǎo)體照明、新一代移動(dòng)通信和消費(fèi)電子等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
綜上所述，我國在太空成功驗(yàn)證第三代半導(dǎo)體材料制造的功率器件，不僅展示了我國在航天技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，更為未來航天技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。
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