在航空航天和卫星应用中使用宽带隙器件

宽带隙 (WBG) 半导体是一类带隙大于硅和砷化镓等传统半导体的材料。这些材料（如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)）近年来受到越来越多的关注，因为它们有望在电力电子和光电子应用方面取得重大进展。热别是航空航天和卫星行业，正在探索在各种应用中使用 WBG 半导体，以提高系统性能并减小尺寸、重量和功耗。在本篇博客中，我们将讨论 WBG 半导体在航空航天和卫星应用中的优势和挑战。

在许多系统应用中使用 WBG 元器件都可使卫星受益。（图片来源：NanoSatisfi LLC）

WBG 半导体在航空航天和卫星应用中的优势

下面列出了在航空航天和卫星行业使用 WBG 器件的一些主要优势：

1. 工作温度更高：WBG 半导体的主要优势之一是其工作温度比传统半导体更高。这种能力有助于开发无需额外冷却系统即可在恶劣环境中工作的电力电子设备，从而显著降低系统重量和复杂性。
2. 效率更高：与传统半导体相比，WBG 半导体具有更高的电子迁移率和更低的导通电阻，这意味着电源转换效率更高。这种特性在电力推进等应用中特别有用，在这些应用中，高效率对于降低任务成本至关重要。
3. 功率密度更高：WBG 半导体的击穿电压高，使得开发具有高功率密度的紧凑轻巧型电力电子器件成为可能。这一特性对于空间有限且减重至关重要的航空航天和卫星应用尤为重要。
4. 可靠性提升：WBG 半导体比传统半导体具有更高的导热率和更好的抗辐射性。该特性使它们在恶劣环境中更加可靠，并降低了因温度或辐射影响而发生故障的风险。

WBG 半导体在航空航天和卫星应用中的挑战

凡事皆有利有弊。下面列出了一些弊端：

1. 成本更高：WBG 半导体的成本目前高于传统半导体。但是，随着对 WBG 半导体的需求增加，成本预计会下降，使其更容易被航空航天和卫星行业接受。
2. 供应有限：WBG 半导体仍处于早期开发阶段，供应数量有限。但是，许多公司正在投资开发 WBG 半导体，预计将在未来几年增加供应数量。
3. 可靠性问题：虽然 WBG 半导体在许多方面比传统半导体更可靠，但仍无法避免故障。一些研究表明，由于局部缺陷或材料缺陷，WBG 半导体可能会出现灾难性故障。

WBG 半导体在航空航天和卫星领域的应用

许多航空航天和卫星应用都能从 WBG 技术中受益，这里重点介绍一些应用：

1. 电力电子：WBG 半导体具有高效率、高功率密度和高可靠性，使其非常适合航空航天和卫星系统中的电力电子应用。例如，WBG 半导体可用于电机驱动、电源转换器和稳压器。
2. 照明：WBG 半导体可用于航天器和卫星的照明系统。例如，WBG 半导体可用于开发高效、紧凑和轻巧的 LED。
3. 探测和成像：WBG 半导体可用于航空航天和卫星应用的探测和成像系统。例如，WBG 半导体可用于开发高灵敏度、高分辨率的光电探测器和照相机。

总结

总而言之，WBG 半导体支持开发高效、紧凑和轻巧的电力电子、照明、探测和成像系统，有望彻底改变航空航天和卫星行业。