在新一代電力電子技術(shù)領(lǐng)域，氮化鎵（GaN）技術(shù)因其出色的抗輻射能力和卓越的電氣性能，已成為太空任務(wù)的革命性突破的關(guān)鍵。氮化鎵 (GaN) 技術(shù)已成為天基系統(tǒng)的游戲規(guī)則改變者，與傳統(tǒng)硅 MOSFET 相比，它具有卓越的耐輻射能力和無(wú)與倫比的電氣性能。

GaN的輻射抵抗力

太空是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境，半導(dǎo)體器件可能會(huì)遭受伽馬輻射、中子輻射和重離子轟擊等多種形式的輻射。高能粒子可以通過(guò)三種方式對(duì)半導(dǎo)體造成損壞：在非導(dǎo)電層中造成陷阱，對(duì)晶體造成物理?yè)p壞（位移），以及產(chǎn)生電子空穴對(duì)云，導(dǎo)致器件瞬間導(dǎo)電并可能燃燒 過(guò)程中出來(lái)的。

相比傳統(tǒng)的硅MOSFET，GaN器件展現(xiàn)出了卓越的輻射耐受性。特別地，GaN器件能夠抵抗能量粒子造成的損傷，在增強(qiáng)型 GaN (eGaN) 器件中，高能粒子無(wú)法產(chǎn)生瞬時(shí)短路條件，無(wú)法生成移動(dòng)空穴電子對(duì)。GaN的這些特性使其在太空極端環(huán)境中保持穩(wěn)定性和高性能。

GaN在太空任務(wù)中的應(yīng)用轉(zhuǎn)變

GaN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不僅限于其抗輻射能力。在太空任務(wù)中，GaN基DC-DC轉(zhuǎn)換器、激光雷達(dá)系統(tǒng)、反應(yīng)輪以及離子推進(jìn)器等關(guān)鍵系統(tǒng)中的應(yīng)用，展現(xiàn)了GaN技術(shù)的廣泛潛力。例如，GaN基DC-DC轉(zhuǎn)換器在太空電源供應(yīng)中提供高達(dá)96%的峰值效率，明顯優(yōu)于硅基方案。這種高效率意味著在太空任務(wù)中能實(shí)現(xiàn)更高的能源效率。GaN 技術(shù)的成本節(jié)約潛力也是巨大的。較小的電源轉(zhuǎn)換器可優(yōu)化空間利用率，從而節(jié)省衛(wèi)星有效載荷的成本。GaN 實(shí)現(xiàn)的效率提高意味著功耗降低和任務(wù)壽命更長(zhǎng)。GaN 在惡劣環(huán)境中的穩(wěn)健性還可以最大限度地減少組件故障和更換，通過(guò)減少太空任務(wù)產(chǎn)生的電子廢物來(lái)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

輻射硬化GaN晶體管

輻射硬化GaN晶體管系列，專為輻射硬度設(shè)計(jì)，每個(gè)晶圓在出貨前均經(jīng)過(guò)輻射樣本測(cè)試。這些GaN晶體管具有超低的導(dǎo)通電阻和高電流能力，為衛(wèi)星電源供應(yīng)、機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)、儀器儀表、反應(yīng)輪和深空探測(cè)器提供了成本效益高、效率高、關(guān)鍵部件的優(yōu)越性能。自2017年以來(lái)，EPC Space的GaN器件已在近地軌道和地球同步軌道上部署超過(guò)130,000個(gè)，證明了GaN電力電子技術(shù)在太空中可靠性。

GaN技術(shù)為太空工業(yè)帶來(lái)了電力電子的新時(shí)代。其對(duì)輻射的強(qiáng)大抵抗力、卓越的電氣性能、節(jié)約成本的機(jī)會(huì)以及可持續(xù)性，使其成為太空任務(wù)的首選技術(shù)。隨著太空探索的不斷深入，GaN技術(shù)在實(shí)現(xiàn)更小、更輕、更高效的太空電力系統(tǒng)方面的作用將變得越來(lái)越重要。