国产碳化硅功率器件太空测试成功航天电源升级迎来曙光

  在航天探索不断迈向新高度的今天，航天器的电源系统作为其稳定运行的关键支撑，一直是科研领域重点攻坚的对象。而我国在第三代半导体材料领域取得的一项重大突破，正为航天电源系统的升级换代带来前所未有的机遇 —— 国产碳化硅（SiC）功率器件成功完成太空测试。

  此次太空测试的主角，是由中国科学院微电子研究所刘新宇、汤益丹团队与中国科学院空间应用工程与技术中心刘彦民团队携手共同研制的碳化硅功率器件系统。2024 年 11 月 15 日，它搭乘天舟八号货运飞船，奔赴中国空间站轨道，开启了这场意义非凡的科学试验之旅。

  功率器件堪称 “电力电子系统的心脏”，是实现电能变换与控制的核心部件 ，在国计民生领域应用极为广泛。长期以来，硅基功率器件占据着主导地位，但随技术发展，其性能逐渐逼近极限。此时，以碳化硅为代表的第三代半导体材料脱颖而出。碳化硅具备禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等独特优势，能够很好的满足空间电源系统高能效、小型化和轻量化的严苛需求，对新一代航天技术发展有着举足轻重的战略意义，因此变成全球各国下一代功率器件竞争的焦点。

  在此次太空测试中，碳化硅功率器件表现出色。经过一个多月的在轨加电试验，其载荷测试数据一切正常，高压 400 伏的碳化硅功率器件在电源系统中的静态、动态参数均符合预期设想。这一成果，成功验证了首款国产高压 400 伏抗辐射碳化硅功率器件的空间环境适应性，也实现了其在电源系统中的在轨应用验证，标志着碳化硅功率器件在以 “克” 为计量的空间载荷需求下，成为大幅度的提高空间电源效率的优质之选，有望牵引空间电源系统实现更新换代。

  从实际应用前景来看，这一突破影响深远。在未来的探月工程、载人登月以及深空探测等重大航天任务中，对能源的高效利用和设备的轻量化有着极高要求。碳化硅功率器件凭借自身优势，可大幅度提高空间电源的传输功率和能源转换效率，还能简化散热设备，降低发射成本或者增加装载容量，功率 — 体积比提高近 5 倍，为这些复杂的航天任务提供了有力的技术支撑。

  不仅如此，碳化硅材料的应用潜力还延伸至航天领域之外。在新能源汽车行业，它能助力提升电池管理系统效率，提高续航能力；在智能电网中，可实现电能的高效传输与分配，降低能源损耗。随技术的持续成熟与完善，碳化硅功率器件将在更多领域崭露头角，推动相关产业蓬勃发展。

  此次国产碳化硅功率器件太空测试的成功，是我国在航天科技领域自主创新的有力见证。它不仅为我国航天电源系统的发展注入了新活力，更为我国在全球高科技竞争中赢得了一席之地。未来，科研人员将继续深耕碳化硅技术，不断挖掘其潜力，让这一创新成果为人类探索宇宙、改善生活发挥更大的价值，助力我国在航天及其他相关领域迈向更高峰。

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