中国首款高压抗辐射碳化硅功率器件研制成功,通过太空验证

1 月 22 日消息，功率器件是实现电能变换和控制的核心，被誉为电力电子系统的心脏，是最为基础、最为广泛应用的器件之一。

中国科学院微电子研究所昨日宣布，该院刘新宇、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，已搭乘天舟八号货运飞船并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。

相对于硅（Si）基功率器件，碳化硅等第三代半导体材料具备禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等优势，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。

中国科学院表示，本次搭载的 SiC 载荷系统主要任务为国产自研高压抗辐射 SiC 功率器件（IT之家注：SiC 二极管和 SiC MOSFET 器件）的空间验证及其在航天电源中的应用验证、SiC 功率器件综合辐射效应等科学研究，有望逐步提升航天数字电源功率，支撑未来单电源模块达到千瓦级。

通过一个多月的在轨加电试验，SiC 载荷测试数据正常，高压 400V SiC 功率器件在轨试验与应用验证完成，在电源系统中静态、动态参数符合预期。

本次搭载第一阶段任务完成，实现了首款国产高压 400V 抗辐射 SiC 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，标志着在以“克”为计量的空间载荷需求下，SiC 功率器件将成为大幅提升空间电源效率的优选方案，牵引空间电源系统的升级换代。