中國科學院微電子研究所劉新宇研究員介紹首款國產高壓抗輻射碳化硅(SiC)功率器件研制相關情況。中新網記者 孫自法 攝

被譽為電力電子系統“心臟”的功率器件,是實現電能變換和控制的核心,也是國計民生領域最為基礎、應用最為廣泛的元器件之一,其核心技術研發和創新發展備受關注。

來自中國科學院微電子研究所的最新消息說,該所劉新宇、湯益丹團隊和中國科學院空間應用工程與技術中心劉彥民團隊等開展合作,共同研制出首款國產高壓抗輻射碳化硅(SiC)功率器件及其電源系統,已成功通過太空第一階段驗證并實現其在電源系統中的在軌應用。

劉新宇表示,合作團隊共同開展的碳化硅載荷,已于2024年11月搭乘天舟八號貨運飛船飛向太空,開啟了在中國空間站軌道的科學試驗之旅。

通過1個多月的在軌加電試驗,碳化硅載荷測試數據正常,高壓400伏碳化硅功率器件在軌試驗與應用驗證順利完成,在電源系統中靜態、動態參數符合預期。

在湯益丹看來,碳化硅載荷本次搭載第一階段任務目前已順利完成,成功實現首款國產高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件空間環境適應性驗證及其在電源系統中的在軌應用驗證,這標志著在以“克”為計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選方案,有望牽引空間電源系統實現升級換代。

劉新宇指出,中國自主研制成功首款國產高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件,并通過空間驗證并實現其在電源系統中的在軌應用,這將為未來中國探月工程、載人登月、深空探測等領域提供可供選擇的新一代功率器件,為中國建設世界空間科學強國提供有力支撐。

他認為,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體材料,以禁帶寬度大、擊穿場強高、飽和電子速度快等獨特優勢,可大幅提高空間電源的傳輸功率和能源轉換效率,簡化散熱設備,降低發射成本或增加裝載容量,功率—體積比提高近5倍,滿足空間電源系統高能效、小型化和輕量化需求,對新一代航天技術的發展有著重要戰略意義。

因此,世界各國均將碳化硅作為下一代功率器件競爭的制高點,制定相應計劃,大力發展。