在科技探索的征途中,中國科研團隊再次取得突破性進展。近期,中國科學院微電子研究所的劉新宇、湯益丹團隊攜手中國科學院空間應用工程與技術中心的劉彥民團隊,共同研發出國內首款高壓抗輻射碳化硅(SiC)功率器件及其配套電源系統,并成功通過了太空環境的初步驗證,實現了在軌應用。
功率器件,作為電力電子系統的核心組件,如同電力系統的“動力源泉”,在國民經濟和日常生活的各個角落發揮著至關重要的作用。其技術的革新與發展,一直是科技界關注的焦點。
據劉新宇介紹,這款精心研發的碳化硅載荷,于2024年11月搭乘天舟八號貨運飛船進入太空,在中國空間站的軌道上展開了科學實驗的全新探索。經過一個多月的在軌測試,碳化硅載荷的各項數據均表現穩定,高壓400伏碳化硅功率器件的在軌試驗與應用驗證均取得了圓滿成功,其靜態和動態參數均達到了預期的設計目標。
此次碳化硅載荷的太空之旅,成功驗證了國產高壓400伏抗輻射碳化硅功率器件在空間環境中的適應性和在軌應用能力。這一成果標志著,在滿足空間載荷對重量嚴苛要求的前提下,碳化硅功率器件將成為提升空間電源效率的理想之選,預示著空間電源系統即將迎來更新換代的新時代。
劉新宇還強調,中國自主研發的這款碳化硅功率器件,不僅通過了空間環境的考驗,還在電源系統中實現了在軌應用,這將為中國未來的探月工程、載人登月、深空探測等航天任務提供新一代功率器件的備選方案,為中國航天事業的發展注入新的活力。
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體材料憑借其獨特的優勢,如禁帶寬度大、擊穿場強高、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換效率,同時簡化散熱設備,降低發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對高效能、小型化和輕量化的迫切需求,對推動新一代航天技術的發展具有深遠的戰略意義。
此次科研突破,不僅展示了中國在半導體材料領域的創新能力,更為中國航天事業的未來發展奠定了堅實的基礎。