科学|GaN晶体管在太空中将大有作为( 二 )
为了演示eGaN器件的性能 ， EPC空间的100v系列eGaN晶体管经受住了500克的伽玛辐射 。 测量测试持续时间、从漏极到源极和从栅极到源极的泄漏电流、以及各个检查点的器件的阈值电压和导通电阻 ， 确认器件性能没有显著变化 。
“对于单事件效应 ， 我们开发了一个非常有趣的激光测试 ， 我们可以用紧密聚焦的激光模拟高能粒子 。 我们可以移除设备的背面 ， 用激光穿过氮化镓 ， 看看哪些地方容易受到攻击 。 了解这些设备最薄弱的部分 ， 使我们能够改进我们的设计 。 ”
下图显示了重离子轰击下eGaN设备的主要失效机制 。 在偏振光器件上 ， 85 LETs的光束大约是可能的最大值 。
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垂直轴为装置的泄漏电流 ， 水平轴为装置每平方厘米吸收的重离子数 。 虚线为栅极至源极电流泄漏电流 ， 实线表示三根eGaN FBG10N30 100V的泄漏电流泄放源 。 与漏极-源极泄漏不同 ， 电流泄漏Ig在轰击期间不改变 ， 漏极-源极泄漏随着轰击的增加而增加 。 源极电流的增加是eGaN器件在重离子轰击下的主要失效模式 ， 通过激光测试 ， 我们已经大大改进了这一机制 。
此外 ， GaN辐射优于中子辐射 ， 因为它比硅具有更高的位移阈值能量 。
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氮化镓可用于制造半导体器件 ， 如二极管和晶体管 。 基于它的小型化的形状因素和高效率 ， 电源设计人员可以选择氮化镓晶体管而不是硅 。 此外 ， 与热管理要求较高的硅器件相比 ， 氮化镓晶体管耗能更少 ， 导热系数更高 。 新的电源设备本身也具有抗辐射(雷达硬) ， 并提供了高达600℃的理论结温操作 。
Alex Lidow 介绍：“在太空任务中 ， 所涉及的电压实际上比大多数交流线路电压要低 ， 可以达到200-300V之间 。 在这个范围内 ， 氮化镓的性能要比碳化硅高得多 。 而且 ， 在未来 ， 氮化镓作为横向装置更容易集成 。 因此 ， 我们已经在太空中使用集成电路 ， 随着集成电路密度的提高 ， 其性能会越来越好 。 另一件事是碳化硅 ， 它往往是MOS晶体管 。 这个氧化物不是天然的氧化物 。 所以它在总入射剂量上比硅MOSFET有更大的问题 。 ”
卫星内的电力负荷可以有很大的变化 ， 这取决于子系统和要执行的功能 。 卫星供电系统的保护对于防止供电单元出现故障是至关重要 ， 这些故障可能会降低卫星供电系统的性能 ， 甚至使卫星失去服务 。
氮化镓可用于射频和功率转换的关键领域 。
eGaN FET提供了耐辐射 ， 快速的开关速度 ， 提高效率 ， 使得更小更轻的电源供应通过增加频率允许更小的电感和提供良好的效率 。 同时 ， eGaN FET也比等效的MOSFET小 。
氮化镓功率晶体管是空间功率转换应用的理想选择 。 当暴露于各种形式的辐射时 ， eGaN设备比高rad 的MOSFET更耐用 。 氮化镓的电和热性能也在空间环境中显示出优越的运行性能 。
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【科学|GaN晶体管在太空中将大有作为】
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