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基于GaN功率器件的星载高功率T/R组件加速寿命试验方法
1
作者
武小坡
肖连辉
+1 位作者
李阳斌
吴家锋
《航天器环境工程》
2025年第2期214-220,共7页
针对GaN器件在宇航应用中可靠性数据匮乏的问题,开展地面加速寿命试验研究。通过对GaN器件的失效模式和高温退化机理分析,结合阿伦尼乌斯模型,计算得出该型器件的加速寿命试验激活能和加速系数,进而确定了科学合理的试验温度和试验时间...
针对GaN器件在宇航应用中可靠性数据匮乏的问题,开展地面加速寿命试验研究。通过对GaN器件的失效模式和高温退化机理分析,结合阿伦尼乌斯模型,计算得出该型器件的加速寿命试验激活能和加速系数,进而确定了科学合理的试验温度和试验时间。针对某基于GaN器件的星载T/R组件,设计了一种加速寿命试验方法。按照该方法将该T/R组件置于真空罐中进行480 h的加速寿命试验,结果表明,T/R组件的各项电性指标和功能全程均保持正常稳定,有效验证了T/R组件(及其中GaN器件)的长期可靠性,为后续同类星载大功率T/R组件的可靠性评估提供了指导和借鉴。
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关键词
星载高
功率
T/R组件
gan功率器件
加速寿命试验
可靠性评估
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职称材料
面向空间应用的GaN功率器件及其辐射效应
2
作者
毕津顺
沈立志
+3 位作者
梅博
曹爽
孙毅
于庆奎
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期149-159,共11页
研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在Ga...
研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在GaN功率器件中造成的退化和损伤机制进行分析与讨论。研究结果显示:GaN功率器件具有较强的抗总剂量能力,但是抗单粒子能力较弱,易发生漏电和单粒子烧毁,且烧毁点多发生在栅极边缘的漏侧。对GaN功率器件辐照损伤机理的研究缺乏权威理论,有待进一步探索,为其空间应用提供理论支撑。目前,平面结构的GaN功率器件是主流的技术方案,单片集成及高频小型化是GaN功率器件未来发展的方向。
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关键词
gan功率器件
总剂量效应
单粒子效应
空间应用
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职称材料
GaN功率器件应用可靠性增长研究
被引量：
9
3
作者
江元俊
王卫华
郑新
《微波学报》
CSCD
北大核心
2023年第1期62-67,共6页
GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以...
GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及GaN管芯的沟道温度的高低是影响GaN功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善GaN管芯的沟道温度的措施和方法。
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关键词
gan功率器件
应用可靠性
漏源偏置电压
电压过冲
栅流
管芯结温
加速寿命试验
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职称材料
GaN器件金刚石近结集成热管理技术研究进展
4
作者
郭怀新
陈堂胜
+3 位作者
孔月婵
李忠辉
李义壮
黄健
《固体电子学研究与进展》
2024年第6期561-567,共7页
GaN器件大功率及高功率密度的发展受限于其自生热和近结区散热能力引起的器件结温升高问题,导致器件性能严重下降,GaN器件的大功率潜能远未得到发挥,金刚石近结集成热管理技术是解决GaN器件热瓶颈的重要途径。本文详细论述GaN器件近结...
GaN器件大功率及高功率密度的发展受限于其自生热和近结区散热能力引起的器件结温升高问题,导致器件性能严重下降,GaN器件的大功率潜能远未得到发挥,金刚石近结集成热管理技术是解决GaN器件热瓶颈的重要途径。本文详细论述GaN器件近结热管理技术的重要性,并对近年来国际上正在开展的金刚石近结散热技术方法进行系统分析和评述,揭示了金刚石与GaN器件近结集成工艺途径及面临的技术挑战,阐述了GaN器件金刚石近结集成热管理的技术现状和发展方向。
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关键词
gan功率器件
器件
级热管理
热测试
金刚石衬底
金刚石钝化
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职称材料
GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换
被引量：
6
5
作者
赵正平
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期1-6,13,共7页
GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。...
GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。
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关键词
常开
gan
功率
开关
器件
常关
gan
功率
开关
器件
gan
高电子迁移率晶体管
(HEMT)
gan
异质结场效应晶体管(HFET)
增强型
器件
功率
变换
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职称材料
收发系统中Si功率器件的替代设计
6
作者
杨斐
杨景超
+2 位作者
崔敏
康颖
王洁
《火控雷达技术》
2020年第4期63-68,共6页
本文主要介绍一种相控阵雷达中收发系统的功率器件替代设计,设计中采用GaN功率器件替代收发系统中Si功率器件。收发系统包含近百个T/R组件,T/R组件的的功率、相位一致性直接影响雷达的性能指标。本文通过对相关元器件指标的验证试验,解...
本文主要介绍一种相控阵雷达中收发系统的功率器件替代设计,设计中采用GaN功率器件替代收发系统中Si功率器件。收发系统包含近百个T/R组件,T/R组件的的功率、相位一致性直接影响雷达的性能指标。本文通过对相关元器件指标的验证试验,解决了T/R组件完全替代应用及混合装配使用中的功率、相位一致性匹配问题,实现了收发系统功率器件更新换代过程中的替代设计,同时提升了收发系统部分性能指标。
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关键词
相控阵雷达
收发系统
T/R组件
Si
功率
器件
gan功率器件
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职称材料
基于GaN器件的半桥式固态射频电源应用研究
7
作者
谭平平
桂成东
+1 位作者
姜力铭
陈文光
《南华大学学报（自然科学版）》
2019年第2期49-54,60,共7页
随着电力电子行业的发展,射频电源对高效率、轻量化的要求逐渐提高。硅(Si)材料的理论极限,约束了Si功率器件在高频、高压及大功率等场所的应用。基于氮化镓(GaN)半导体材料制备的功率器件与Si器件相比,具有导通阻抗低、输入输出电容小...
随着电力电子行业的发展,射频电源对高效率、轻量化的要求逐渐提高。硅(Si)材料的理论极限,约束了Si功率器件在高频、高压及大功率等场所的应用。基于氮化镓(GaN)半导体材料制备的功率器件与Si器件相比,具有导通阻抗低、输入输出电容小等特性。基于这些特性,采用GaN管设计制作了一款开关频率为2 MHz的半桥式固态射频电源样机。通过电路的设计和优化,样机输出2 MHz的标准正弦波。样机的输出功率为14.9 W时,效率可达到95.5%,功率密度可达到78.9×10-3W/cm3。同时,采用专为射频电源生产的Si功率器件替换掉样机上的GaN器件,验证了GaN器件与Si器件相比,可大幅度提高半桥式固态射频电源的整机效率和功率密度。
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关键词
射频电源
gan功率器件
半桥变换器
开关电源
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职称材料
S波段小型化大功率功放模块设计与实现
被引量：
4
8
作者
刘登宝
王卫华
《现代雷达》
CSCD
北大核心
2023年第3期84-87,共4页
现代S波段相控阵雷达对T/R组件发射通道小型化和大功率的需求越来越高。GaN功率器件具有高功率密度、高效率和突出的热属性,采用GaN功率器件来构建功放模块是实现小型化和大功率的首选方案。文中采用载片式内匹配GaN功率放大器、GaN MMI...
现代S波段相控阵雷达对T/R组件发射通道小型化和大功率的需求越来越高。GaN功率器件具有高功率密度、高效率和突出的热属性,采用GaN功率器件来构建功放模块是实现小型化和大功率的首选方案。文中采用载片式内匹配GaN功率放大器、GaN MMIC功放芯片、Lange电桥及微组装工艺,研制出一种S波段功放模块,体积小,重量轻,在10%带宽内,实现了输出功率大于150 W、功率增益超过35 dB、效率超过50%的性能指标,相较于基于分立封装功率管构建的功放模块,重量和体积上的优势巨大,可广泛应用于现代轻型化相控阵雷达。
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关键词
功放模块
gan功率器件
小型化
大
功率
载片式
内匹配
Lange电桥
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职称材料
X/Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究
被引量：
1
9
作者
於昭
司国梁
+1 位作者
吴迪
葛爱慧
《航天电子对抗》
2017年第2期41-44,共4页
GaN作为新一代半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点成为近几年来的研究热点,随着GaN功率管性能的不断提高,以GaN为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步。根据电子对抗领域微波固态功放...
GaN作为新一代半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点成为近几年来的研究热点,随着GaN功率管性能的不断提高,以GaN为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步。根据电子对抗领域微波固态功放的特点,设计一款基于GaN功率器件的X/Ku波段20W宽带固态功放,并给出了测试结果。
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关键词
电子对抗领域
微波固态功放
gan功率器件
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职称材料
16线集成窄脉冲半导体激光器模块的研制
被引量：
7
10
作者
张厚博
王晓燕
+2 位作者
崔璐
李晓红
杨红伟
《半导体技术》
CAS
北大核心
2020年第9期696-700,共5页
为提高激光雷达系统的探测距离和空间探测精度,并减少其体积及成本,研制了一款16线集成窄脉冲半导体激光器模块,该模块主要包括高密度排列的激光器芯片、集成驱动电路及光电混合集成封装结构。采用三层发光纳米堆叠激光器芯片及高精度...
为提高激光雷达系统的探测距离和空间探测精度,并减少其体积及成本,研制了一款16线集成窄脉冲半导体激光器模块,该模块主要包括高密度排列的激光器芯片、集成驱动电路及光电混合集成封装结构。采用三层发光纳米堆叠激光器芯片及高精度贴片工艺实现16线激光器贴装;采用结电容和开关损耗较小的新型GaN功率器件实现窄脉冲驱动电路;将激光器芯片与电路封装在同一管壳内,减小分布电感;采用能量压缩技术实现了16线单独可控,获得了高功率(70 W)、窄脉冲(6 ns)和低功耗(4 W)的优良性能。与传统采用分立式器件的激光雷达系统相比,该模块能够将系统探测距离和空间探测精度均提高将近50%。
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关键词
半导体激光器
集成封装
gan功率器件
16线集成
窄脉冲
激光雷达
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职称材料
题名
基于GaN功率器件的星载高功率T/R组件加速寿命试验方法
1
作者
武小坡
肖连辉
李阳斌
吴家锋
机构
南京电子技术研究所
航天东方红卫星有限公司
中国电子科技集团公司第十三研究所
出处
《航天器环境工程》
2025年第2期214-220,共7页
文摘
针对GaN器件在宇航应用中可靠性数据匮乏的问题,开展地面加速寿命试验研究。通过对GaN器件的失效模式和高温退化机理分析,结合阿伦尼乌斯模型,计算得出该型器件的加速寿命试验激活能和加速系数,进而确定了科学合理的试验温度和试验时间。针对某基于GaN器件的星载T/R组件,设计了一种加速寿命试验方法。按照该方法将该T/R组件置于真空罐中进行480 h的加速寿命试验,结果表明,T/R组件的各项电性指标和功能全程均保持正常稳定,有效验证了T/R组件(及其中GaN器件)的长期可靠性,为后续同类星载大功率T/R组件的可靠性评估提供了指导和借鉴。
关键词
星载高
功率
T/R组件
gan功率器件
加速寿命试验
可靠性评估
Keywords
satellite-borne high-power T/R module
gan
power device
accelerated life test
reliability assessment
分类号
TN73 [电子电信—电路与系统]
V416.5 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
面向空间应用的GaN功率器件及其辐射效应
2
作者
毕津顺
沈立志
梅博
曹爽
孙毅
于庆奎
机构
中国科学院大学集成电路学院
中国科学院微电子研究所
中国航天宇航元器件工程中心
出处
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期149-159,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(61634008)。
文摘
研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在GaN功率器件中造成的退化和损伤机制进行分析与讨论。研究结果显示:GaN功率器件具有较强的抗总剂量能力,但是抗单粒子能力较弱,易发生漏电和单粒子烧毁,且烧毁点多发生在栅极边缘的漏侧。对GaN功率器件辐照损伤机理的研究缺乏权威理论,有待进一步探索,为其空间应用提供理论支撑。目前,平面结构的GaN功率器件是主流的技术方案,单片集成及高频小型化是GaN功率器件未来发展的方向。
关键词
gan功率器件
总剂量效应
单粒子效应
空间应用
Keywords
gan
power device
total ionizing dose effect
single event effect
space application
分类号
TN303 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
GaN功率器件应用可靠性增长研究
被引量：
9
3
作者
江元俊
王卫华
郑新
机构
中国电子科技集团公司第十四研究所
出处
《微波学报》
CSCD
北大核心
2023年第1期62-67,共6页
文摘
GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及GaN管芯的沟道温度的高低是影响GaN功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善GaN管芯的沟道温度的措施和方法。
关键词
gan功率器件
应用可靠性
漏源偏置电压
电压过冲
栅流
管芯结温
加速寿命试验
Keywords
gan
power devices
work reliability
drain-source bias-voltage
voltage overshoot
gate current
transistor chip junction-temperature
accelerated life test
分类号
TN957 [电子电信—信号与信息处理]
TN722.75 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
GaN器件金刚石近结集成热管理技术研究进展
4
作者
郭怀新
陈堂胜
孔月婵
李忠辉
李义壮
黄健
机构
固态微波器件与电路全国重点实验室
南京电子器件研究所
出处
《固体电子学研究与进展》
2024年第6期561-567,共7页
基金
国家自然科学基金重大研究计划项目(92373118)。
文摘
GaN器件大功率及高功率密度的发展受限于其自生热和近结区散热能力引起的器件结温升高问题,导致器件性能严重下降,GaN器件的大功率潜能远未得到发挥,金刚石近结集成热管理技术是解决GaN器件热瓶颈的重要途径。本文详细论述GaN器件近结热管理技术的重要性,并对近年来国际上正在开展的金刚石近结散热技术方法进行系统分析和评述,揭示了金刚石与GaN器件近结集成工艺途径及面临的技术挑战,阐述了GaN器件金刚石近结集成热管理的技术现状和发展方向。
关键词
gan功率器件
器件
级热管理
热测试
金刚石衬底
金刚石钝化
Keywords
gan
power devices
device level thermal management
thermal testing
dia-mond substrate
diamond passivation
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换
被引量：
6
5
作者
赵正平
机构
中国电子科技集团公司
出处
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期1-6,13,共7页
文摘
GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。
关键词
常开
gan
功率
开关
器件
常关
gan
功率
开关
器件
gan
高电子迁移率晶体管
(HEMT)
gan
异质结场效应晶体管(HFET)
增强型
器件
功率
变换
Keywords
normally-on
gan
powerhigh electron mobility transistor （HEMT）hancement-mode device
power conversionswitch
gan
device
normally-offheterojunction
gan
power switch device
gan
effect transistor （HFET）
en-
分类号
TN323 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
收发系统中Si功率器件的替代设计
6
作者
杨斐
杨景超
崔敏
康颖
王洁
机构
西安电子工程研究所
出处
《火控雷达技术》
2020年第4期63-68,共6页
文摘
本文主要介绍一种相控阵雷达中收发系统的功率器件替代设计,设计中采用GaN功率器件替代收发系统中Si功率器件。收发系统包含近百个T/R组件,T/R组件的的功率、相位一致性直接影响雷达的性能指标。本文通过对相关元器件指标的验证试验,解决了T/R组件完全替代应用及混合装配使用中的功率、相位一致性匹配问题,实现了收发系统功率器件更新换代过程中的替代设计,同时提升了收发系统部分性能指标。
关键词
相控阵雷达
收发系统
T/R组件
Si
功率
器件
gan功率器件
Keywords
phased array radar
transceiver system
T/R module
Si power device
gan
power device
分类号
TN95 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
基于GaN器件的半桥式固态射频电源应用研究
7
作者
谭平平
桂成东
姜力铭
陈文光
机构
南华大学电气工程学院
出处
《南华大学学报（自然科学版）》
2019年第2期49-54,60,共7页
文摘
随着电力电子行业的发展,射频电源对高效率、轻量化的要求逐渐提高。硅(Si)材料的理论极限,约束了Si功率器件在高频、高压及大功率等场所的应用。基于氮化镓(GaN)半导体材料制备的功率器件与Si器件相比,具有导通阻抗低、输入输出电容小等特性。基于这些特性,采用GaN管设计制作了一款开关频率为2 MHz的半桥式固态射频电源样机。通过电路的设计和优化,样机输出2 MHz的标准正弦波。样机的输出功率为14.9 W时,效率可达到95.5%,功率密度可达到78.9×10-3W/cm3。同时,采用专为射频电源生产的Si功率器件替换掉样机上的GaN器件,验证了GaN器件与Si器件相比,可大幅度提高半桥式固态射频电源的整机效率和功率密度。
关键词
射频电源
gan功率器件
半桥变换器
开关电源
Keywords
RF power supply
gan
power device
half-bridge converter
switching power supply
分类号
TM24 [一般工业技术—材料科学与工程]
TN86 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
S波段小型化大功率功放模块设计与实现
被引量：
4
8
作者
刘登宝
王卫华
机构
南京电子技术研究所
出处
《现代雷达》
CSCD
北大核心
2023年第3期84-87,共4页
文摘
现代S波段相控阵雷达对T/R组件发射通道小型化和大功率的需求越来越高。GaN功率器件具有高功率密度、高效率和突出的热属性,采用GaN功率器件来构建功放模块是实现小型化和大功率的首选方案。文中采用载片式内匹配GaN功率放大器、GaN MMIC功放芯片、Lange电桥及微组装工艺,研制出一种S波段功放模块,体积小,重量轻,在10%带宽内,实现了输出功率大于150 W、功率增益超过35 dB、效率超过50%的性能指标,相较于基于分立封装功率管构建的功放模块,重量和体积上的优势巨大,可广泛应用于现代轻型化相控阵雷达。
关键词
功放模块
gan功率器件
小型化
大
功率
载片式
内匹配
Lange电桥
Keywords
power amplifier module
gan
power device
miniaturization
high power
flat style
internally matched
Lange coupler
分类号
TN722.75 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
X/Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究
被引量：
1
9
作者
於昭
司国梁
吴迪
葛爱慧
机构
中国航天科工集团
出处
《航天电子对抗》
2017年第2期41-44,共4页
文摘
GaN作为新一代半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点成为近几年来的研究热点,随着GaN功率管性能的不断提高,以GaN为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步。根据电子对抗领域微波固态功放的特点,设计一款基于GaN功率器件的X/Ku波段20W宽带固态功放,并给出了测试结果。
关键词
电子对抗领域
微波固态功放
gan功率器件
Keywords
the field of electronic countermeasures
microwave solid-state power amplifier
gan
power device
分类号
TN722.75 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
16线集成窄脉冲半导体激光器模块的研制
被引量：
7
10
作者
张厚博
王晓燕
崔璐
李晓红
杨红伟
机构
中国电子科技集团公司第十三研究所
出处
《半导体技术》
CAS
北大核心
2020年第9期696-700,共5页
文摘
为提高激光雷达系统的探测距离和空间探测精度,并减少其体积及成本,研制了一款16线集成窄脉冲半导体激光器模块,该模块主要包括高密度排列的激光器芯片、集成驱动电路及光电混合集成封装结构。采用三层发光纳米堆叠激光器芯片及高精度贴片工艺实现16线激光器贴装;采用结电容和开关损耗较小的新型GaN功率器件实现窄脉冲驱动电路;将激光器芯片与电路封装在同一管壳内,减小分布电感;采用能量压缩技术实现了16线单独可控,获得了高功率(70 W)、窄脉冲(6 ns)和低功耗(4 W)的优良性能。与传统采用分立式器件的激光雷达系统相比,该模块能够将系统探测距离和空间探测精度均提高将近50%。
关键词
半导体激光器
集成封装
gan功率器件
16线集成
窄脉冲
激光雷达
Keywords
semiconductor laser
integrated packaging
gan
power device
16-line integration
narrow pulse
lidar
分类号
TN248.4 [电子电信—物理电子学]
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