GaN在应用太空工业中的应用

在新一代电力电子技术领域，氮化镓（GaN）技术因其出色的抗辐射能力和卓越的电气性能，已成为太空任务的革命性突破的关键。氮化镓 (GaN) 技术已成为天基系统的游戏规则改变者，与传统硅 MOSFET 相比，它具有卓越的耐辐射能力和无与伦比的电气性能。

 

GaN的辐射抵抗力

 

太空是一个充满挑战的环境，半导体器件可能会遭受伽马辐射、中子辐射和重离子轰击等多种形式的辐射。高能粒子可以通过三种方式对半导体造成损坏：在非导电层中造成陷阱，对晶体造成物理损坏（位移），以及产生电子空穴对云，导致器件瞬间导电并可能燃烧 过程中出来的。

 

相比传统的硅MOSFET，GaN器件展现出了卓越的辐射耐受性。特别地，GaN器件能够抵抗能量粒子造成的损伤，在增强型 GaN (eGaN) 器件中，高能粒子无法产生瞬时短路条件，无法生成移动空穴电子对。GaN的这些特性使其在太空极端环境中保持稳定性和高性能。

 

GaN在太空任务中的应用转变

 

GaN技术的优势不仅限于其抗辐射能力。在太空任务中，GaN基DC-DC转换器、激光雷达系统、反应轮以及离子推进器等关键系统中的应用，展现了GaN技术的广泛潜力。例如，GaN基DC-DC转换器在太空电源供应中提供高达96%的峰值效率，明显优于硅基方案。这种高效率意味着在太空任务中能实现更高的能源效率。GaN 技术的成本节约潜力也是巨大的。较小的电源转换器可优化空间利用率，从而节省卫星有效载荷的成本。GaN 实现的效率提高意味着功耗降低和任务寿命更长。GaN 在恶劣环境中的稳健性还可以最大限度地减少组件故障和更换，通过减少太空任务产生的电子废物来促进可持续发展。

辐射硬化GaN晶体管

 

辐射硬化GaN晶体管系列，专为辐射硬度设计，每个晶圆在出货前均经过辐射样本测试。这些GaN晶体管具有超低的导通电阻和高电流能力，为卫星电源供应、机器人电机驱动、仪器仪表、反应轮和深空探测器提供了成本效益高、效率高、关键部件的优越性能。自2017年以来，EPC Space的GaN器件已在近地轨道和地球同步轨道上部署超过130,000个，证明了GaN电力电子技术在太空中可靠性。

GaN技术为太空工业带来了电力电子的新时代。其对辐射的强大抵抗力、卓越的电气性能、节约成本的机会以及可持续性，使其成为太空任务的首选技术。随着太空探索的不断深入，GaN技术在实现更小、更轻、更高效的太空电力系统方面的作用将变得越来越重要。