在電力電子領(lǐng)域，功率器件扮演著電能變換與控制的核心角色，猶如電力電子系統(tǒng)的引擎，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。近期，一項(xiàng)關(guān)于國(guó)產(chǎn)高壓抗輻射碳化硅（SiC）功率器件的突破性進(jìn)展引起了廣泛關(guān)注。
中國(guó)科學(xué)院微電子研究所攜手多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，成功研制出國(guó)內(nèi)首款高壓抗輻射SiC功率器件及其配套的電源系統(tǒng)。這一成果不僅標(biāo)志著我國(guó)在高端功率器件領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，更為航天技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。目前，該系統(tǒng)已搭載天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船，并順利通過了太空第一階段驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了在電源系統(tǒng)中的在軌應(yīng)用。
相較于傳統(tǒng)的硅（Si）基功率器件，SiC等第三代半導(dǎo)體材料以其卓越的物理特性，如禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子速度快等，為空間電源的傳輸功率和能源轉(zhuǎn)換效率帶來了顯著提升。這不僅簡(jiǎn)化了散熱設(shè)備，降低了發(fā)射成本，還大幅提高了功率-體積比，為空間電源系統(tǒng)的高能效、小型化和輕量化提供了有力支持。
據(jù)中國(guó)科學(xué)院介紹，此次搭載的SiC載荷系統(tǒng)主要承擔(dān)國(guó)產(chǎn)自研高壓抗輻射SiC功率器件（包括SiC二極管和SiC MOSFET器件）的空間驗(yàn)證及其在航天電源中的應(yīng)用驗(yàn)證，以及SiC功率器件綜合輻射效應(yīng)等科學(xué)研究任務(wù)。這一系統(tǒng)有望在未來逐步提升航天數(shù)字電源的功率，使單電源模塊達(dá)到千瓦級(jí)水平。
經(jīng)過一個(gè)多月的在軌加電試驗(yàn)，SiC載荷測(cè)試數(shù)據(jù)表現(xiàn)正常，高壓400V SiC功率器件在軌試驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證圓滿完成。在電源系統(tǒng)中，其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)均符合預(yù)期，充分展示了國(guó)產(chǎn)高壓抗輻射SiC功率器件的可靠性和穩(wěn)定性。
此次搭載第一階段任務(wù)的順利完成，標(biāo)志著我國(guó)在高壓抗輻射SiC功率器件領(lǐng)域取得了重大突破。在航天領(lǐng)域，以“克”為計(jì)量的空間載荷需求極為苛刻，而SiC功率器件憑借其高效、輕量化的優(yōu)勢(shì)，將成為大幅提升空間電源效率的首選方案。這一創(chuàng)新成果將有力推動(dòng)空間電源系統(tǒng)的升級(jí)換代，為我國(guó)航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
