科技日报记者 陆成宽
记者22日从中国科学院微电子研究所获悉，首款国产高压抗辐射碳化硅(SiC)功率器件完成空间验证及在电源系统中的在轨应用。与采用传统硅基功率器件的空间电源模块相比，采用该功率器件的空间电源模块的效率从85%提高到95%，功率-体积比提高了5倍。
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，是最基础、应用最广泛的器件之一。随着硅基功率器件的性能逼近极限，以碳化硅为代表的第三代半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高等独特优势，可大幅提高电源系统功率和转换效率。
“当前，航天技术的快速发展对电源系统提出了高效能、轻量化的要求。而碳化硅功率器件正好满足空间电源系统高能效、小型化和轻量化需求，对新一代航天技术的发展有着重要的战略意义。”中国科学院微电子研究所研究员刘新宇说。
2024年11月15日，由中国科学院微电子研究所、中国科学院空间应用工程与技术中心联合研制的碳化硅载荷，搭乘天舟八号货运飞船飞向太空，开启了空间站在轨科学试验之旅。
通过一个多月的在轨加电试验，碳化硅载荷测试数据正常，高压400伏（V）碳化硅功率器件在轨试验与应用验证顺利完成，在电源系统中静态、动态参数符合预期。
“本次试验任务顺利完成，成功实现首款国产高压400V抗辐射碳化硅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’为计量单位的空间载荷需求下，碳化硅功率器件将成为大幅度提升空间电源效率的优选方案。”刘新宇说，未来碳化硅功率器件将牵引空间电源系统的升级换代，为我国在探月工程、载人登月、深空探测等领域提供可供选择的新一代功率器件，为我国建设世界空间科学强国提供有力支撑。
