在科技探索的征途中，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)再次取得突破性進(jìn)展。近期，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所的劉新宇、湯益丹團(tuán)隊(duì)攜手中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心的劉彥民團(tuán)隊(duì)，共同研發(fā)出國(guó)內(nèi)首款高壓抗輻射碳化硅（SiC）功率器件及其配套電源系統(tǒng)，并成功通過(guò)了太空環(huán)境的初步驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了在軌應(yīng)用。
功率器件，作為電力電子系統(tǒng)的核心組件，如同電力系統(tǒng)的“動(dòng)力源泉”，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個(gè)角落發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其技術(shù)的革新與發(fā)展，一直是科技界關(guān)注的焦點(diǎn)。
據(jù)劉新宇介紹，這款精心研發(fā)的碳化硅載荷，于2024年11月搭乘天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)入太空，在中國(guó)空間站的軌道上展開(kāi)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全新探索。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的在軌測(cè)試，碳化硅載荷的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均表現(xiàn)穩(wěn)定，高壓400伏碳化硅功率器件的在軌試驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證均取得了圓滿成功，其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
此次碳化硅載荷的太空之旅，成功驗(yàn)證了國(guó)產(chǎn)高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件在空間環(huán)境中的適應(yīng)性和在軌應(yīng)用能力。這一成果標(biāo)志著，在滿足空間載荷對(duì)重量嚴(yán)苛要求的前提下，碳化硅功率器件將成為提升空間電源效率的理想之選，預(yù)示著空間電源系統(tǒng)即將迎來(lái)更新?lián)Q代的新時(shí)代。
劉新宇還強(qiáng)調(diào)，中國(guó)自主研發(fā)的這款碳化硅功率器件，不僅通過(guò)了空間環(huán)境的考驗(yàn)，還在電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了在軌應(yīng)用，這將為中國(guó)未來(lái)的探月工程、載人登月、深空探測(cè)等航天任務(wù)提供新一代功率器件的備選方案，為中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展注入新的活力。
隨著硅基功率器件性能逐漸接近極限，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子速度快等，能夠顯著提升空間電源的傳輸功率和能源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)簡(jiǎn)化散熱設(shè)備，降低發(fā)射成本或增加有效載荷。碳化硅功率器件的功率—體積比提高了近5倍，完美滿足了空間電源系統(tǒng)對(duì)高效能、小型化和輕量化的迫切需求，對(duì)推動(dòng)新一代航天技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
此次科研突破，不僅展示了中國(guó)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，更為中國(guó)航天事業(yè)的未來(lái)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
