被誉为电力电子系统“心脏”的功率器件,是实现电能变换和控制的核心,也是国计民生领域最为基础、应用最为广泛的元器件之一,其核心技术研发和创新发展备受关注。
来自中国科学院微电子研究所的最新消息说,该所刘新宇、汤益丹团队和中国科学院空间应用工程与技术中心刘彦民团队等开展合作,共同研制出首款国产高压抗辐射碳化硅(SiC)功率器件及其电源系统,已成功通过太空第一阶段验证并实现其在电源系统中的在轨应用。
刘新宇表示,合作团队共同开展的碳化硅载荷,已于2024年11月搭乘天舟八号货运飞船飞向太空,开启了在中国空间站轨道的科学试验之旅。
通过1个多月的在轨加电试验,碳化硅载荷测试数据正常,高压400伏碳化硅功率器件在轨试验与应用验证顺利完成,在电源系统中静态、动态参数符合预期。
在汤益丹看来,碳化硅载荷本次搭载第一阶段任务目前已顺利完成,成功实现首款国产高压400伏抗辐射碳化硅功率器件空间环境适应性验证及其在电源系统中的在轨应用验证,这标志着在以“克”为计量的空间载荷需求下,碳化硅功率器件将成为大幅度提升空间电源效率的优选方案,有望牵引空间电源系统实现升级换代。
刘新宇指出,中国自主研制成功首款国产高压400伏抗辐射碳化硅功率器件,并通过空间验证并实现其在电源系统中的在轨应用,这将为未来中国探月工程、载人登月、深空探测等领域提供可供选择的新一代功率器件,为中国建设世界空间科学强国提供有力支撑。
他认为,随着硅基功率器件的性能逼近极限,以碳化硅为代表的第三代半导体材料,以禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等独特优势,可大幅提高空间电源的传输功率和能源转换效率,简化散热设备,降低发射成本或增加装载容量,功率—体积比提高近5倍,满足空间电源系统高能效、小型化和轻量化需求,对新一代航天技术的发展有着重要战略意义。
因此,世界各国均将碳化硅作为下一代功率器件竞争的制高点,制定相应计划,大力发展。
