新突破！我國在太空成功驗證第三代半導體材料製造的功率器件

澎湃新聞從中國科學院微電子研究所獲悉，我國在太空成功驗證了首款國產碳化硅（SiC）功率器件，第三代半導體材料有望牽引我國航天電源升級換代。

功率器件是實現電能變換和控制的核心，被譽爲電力電子系統的心臟，是最爲基礎、最爲廣泛應用的器件之一。隨着硅（Si）基功率器件的性能逼近極限，以碳化硅（SiC）爲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。

據悉，中國科學院微電子研究所劉新宇、湯益丹團隊聯合空間應用工程與技術中心劉彥民團隊研製的碳化硅（SiC）載荷於2024年11月15日搭乘天舟八號貨運飛船飛向太空，開啓了空間軌道科學試驗之旅。通過一個多月的在軌加電試驗，SiC載荷測試數據正常，高壓400V SiC功率器件在軌試驗與應用驗證完成，在電源系統中靜態、動態參數符合預期。

本次搭載的SiC載荷系統主要任務爲國產自研高壓抗輻射SiC功率器件（SiC二極管和SiC MOSFET器件）的空間驗證及其在航天電源中的應用驗證、SiC功率器件綜合輻射效應等科學研究，有望逐步提升航天數字電源功率，支撐未來單電源模塊達到千瓦級。

本次搭載第一階段任務目前已順利完成，實現了首款國產高壓400V抗輻射SiC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，標誌着在以“克”爲計量的空間載荷需求下，SiC功率器件將成爲大幅提升空間電源效率的優選方案，牽引空間電源系統的升級換代。

劉新宇表示，中國自主研製成功首款國產高壓抗輻射SiC功率器件，並通過空間驗證、實現其在電源系統中的在軌應用，這將爲未來中國探月工程、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。

世界各國均在積極進行第三代半導體材料的戰略部署，其中的重點即SiC。SiC已成爲下一代功率器件競爭的制高點，其應用潛力不僅在航天領域，在高速列車、風力發電及智能電網等領域，SiC也獨具優勢。