我国在太空成功验证第三代半导体材料制造的功率器件

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澎湃新闻从中国科学院微电子研究所获悉，我国在太空成功验证了首款国产碳化硅（SiC）功率器件，第三代半导体材料有望牵引我国航天电源升级换代。

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，是最为基础、最为广泛应用的器件之一。随着硅（Si）基功率器件的性能逼近极限，以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料，以禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等优势，可大幅提高空间电源的传输功率和能源转换效率，简化散热设备，降低发射成本或增加装载容量，功率-体积比提高近5倍，满足空间电源系统高能效、小型化和轻量化需求。

据悉，中国科学院微电子研究所刘新宇、汤益丹团队联合空间应用工程与技术中心刘彦民团队研制的碳化硅（SiC）载荷于2024年11月15日搭乘天舟八号货运飞船飞向太空，开启了空间轨道科学试验之旅。通过一个多月的在轨加电试验，SiC载荷测试数据正常，高压400V SiC功率器件在轨试验与应用验证完成，在电源系统中静态、动态参数符合预期。

本次搭载的SiC载荷系统主要任务为国产自研高压抗辐射SiC功率器件（SiC二极管和SiC MOSFET器件）的空间验证及其在航天电源中的应用验证、SiC功率器件综合辐射效应等科学研究，有望逐步提升航天数字电源功率，支撑未来单电源模块达到千瓦级。

本次搭载第一阶段任务目前已顺利完成，实现了首款国产高压400V抗辐射SiC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”为计量的空间载荷需求下，SiC功率器件将成为大幅提升空间电源效率的优选方案，牵引空间电源系统的升级换代。

刘新宇表示，中国自主研制成功首款国产高压抗辐射SiC功率器件，并通过空间验证、实现其在电源系统中的在轨应用，这将为未来中国探月工程、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。

世界各国均在积极进行第三代半导体材料的战略部署，其中的重点即SiC。SiC已成为下一代功率器件竞争的制高点，其应用潜力不仅在航天领域，在高速列车、风力发电及智能电网等领域，SiC也独具优势。

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