中國(guó)科學(xué)院微電子研究所劉新宇研究員介紹首款國(guó)產(chǎn)高壓抗輻射碳化硅(SiC)功率器件研制相關(guān)情況。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

被譽(yù)為電力電子系統(tǒng)“心臟”的功率器件,是實(shí)現(xiàn)電能變換和控制的核心,也是國(guó)計(jì)民生領(lǐng)域最為基礎(chǔ)、應(yīng)用最為廣泛的元器件之一,其核心技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新發(fā)展備受關(guān)注。

來自中國(guó)科學(xué)院微電子研究所的最新消息說,該所劉新宇、湯益丹團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心劉彥民團(tuán)隊(duì)等開展合作,共同研制出首款國(guó)產(chǎn)高壓抗輻射碳化硅(SiC)功率器件及其電源系統(tǒng),已成功通過太空第一階段驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)其在電源系統(tǒng)中的在軌應(yīng)用。

劉新宇表示,合作團(tuán)隊(duì)共同開展的碳化硅載荷,已于2024年11月搭乘天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船飛向太空,開啟了在中國(guó)空間站軌道的科學(xué)試驗(yàn)之旅。

通過1個(gè)多月的在軌加電試驗(yàn),碳化硅載荷測(cè)試數(shù)據(jù)正常,高壓400伏碳化硅功率器件在軌試驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證順利完成,在電源系統(tǒng)中靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)符合預(yù)期。

在湯益丹看來,碳化硅載荷本次搭載第一階段任務(wù)目前已順利完成,成功實(shí)現(xiàn)首款國(guó)產(chǎn)高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件空間環(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,這標(biāo)志著在以“克”為計(jì)量的空間載荷需求下,碳化硅功率器件將成為大幅度提升空間電源效率的優(yōu)選方案,有望牽引空間電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代。

劉新宇指出,中國(guó)自主研制成功首款國(guó)產(chǎn)高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件,并通過空間驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)其在電源系統(tǒng)中的在軌應(yīng)用,這將為未來中國(guó)探月工程、載人登月、深空探測(cè)等領(lǐng)域提供可供選擇的新一代功率器件,為中國(guó)建設(shè)世界空間科學(xué)強(qiáng)國(guó)提供有力支撐。

他認(rèn)為,隨著硅基功率器件的性能逼近極限,以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料,以禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子速度快等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),可大幅提高空間電源的傳輸功率和能源轉(zhuǎn)換效率,簡(jiǎn)化散熱設(shè)備,降低發(fā)射成本或增加裝載容量,功率—體積比提高近5倍,滿足空間電源系統(tǒng)高能效、小型化和輕量化需求,對(duì)新一代航天技術(shù)的發(fā)展有著重要戰(zhàn)略意義。

因此,世界各國(guó)均將碳化硅作為下一代功率器件競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn),制定相應(yīng)計(jì)劃,大力發(fā)展。