氮化物研究取得重大技术突破 国产雷达获得更强芯

据美国物理学会Physical Review Letters(PRL)期刊2018年10月5日在线发表了的报道显示北京大学在氮化物半导体领域取得了重大进展,表明中国在此领域研究又向前迈进了一大步。

据说055驱逐舰雷达就采用国产氮化镓器件

国产氮化镓器件

从国内外发展趋势来看,氮化物是未业半导体器件一个重要方向,例如氮化镓就是新一代有源相控阵雷达技术特征之一,它可以有效提高雷达性能,因此国内在氮化镓领域技术进步也为国产雷达技术进步打下了坚实的基础。

现在普遍认为砷化镓器件发展已经到了一个瓶颈

新一代雷达普遍采用氮化镓器件以提高性能

我们知道有源相控阵雷达关键部件就是T/R模块,现在国内外有源相控阵雷达T/R模块多采用砷化镓,不过砷化镓热传导能力较低,现代有源相控阵雷达T/R模块效率不高,大约在30%左右,造成大量能量转化成热量,因此有源相控阵雷达耐热、冷却是一个技术难题,由于砷化镓耐热性能低,相应就限制雷达功率,而功率又是雷达探测距离一个关键参数,如果功率上不去那么雷达探测距离就无法提高,因此砷化镓器件发展已经到了一个瓶颈,所以新一代有源相控阵雷达性能想进一步提高就需要更加先进的器件,氮化镓就是其中最重要器件。

国产氮化镓技术已经进入实用

氮化镓与砷化镓相比,最大特点就是热传导能力强,氮化镓热导率几乎是砷化镓的3倍,也就是使用氮化镓材料制作的芯片可以承受更高的工作结温,这对于有源相控阵雷达来说是一个非常宝贵的指标,同时氮化镓器件还具有更高的击穿电场强度和的散热特性,以及拥有更大的功率密度和放大器增益。根据相关资料,氮化镓器件能量密度可以是砷化镓10倍左右,这样就可以大大提高雷达发射功率和探测距离,从国外发展来看,新一代有源相控阵雷达已经用开始用氮化镓器件替代砷化镓器件,以提高雷达性能,例如美国海军最新伯克级F3驱逐舰用SPY-6有源相控阵雷达替代了SPY-1无源相控阵雷达,前者就采用了氮化镓器件,整体探测性能比后者明显提高,防空反导能力更强,另外美国爱国者防空载导弹系统也将换装新一代有源相控阵雷达,这种雷达T/R模块也基于氮化镓技术,一般认为2020年之后,氮化镓技术将成为有源相控阵雷达主流。

国产有源相控阵T/R模块已经运用氮化镓技术

国产元器件技术进步为国产武器性能提高打下了坚实基础

国内在氮化镓领域也进行大力发展和研究,目前国内相关单位研制出小型化高功率氮化镓功率模块,频率范围覆盖L-X波段,能够满足有源相控阵雷达、通信系统、电子战系统等系统和设备要求,尤其需要指出的是国产氮化镓器件基于国产材料和设备,众所周知,近一段时期以来,国外对国内在半导体器件方面禁运加强,因此国产氮化镓器件具备较强自主能力有着深远现实意义,这样就避免被国外卡脖子,新一代国产有源相控阵雷达已经运用这些器件,从而有效提高雷达功率,增强了雷达探测距离,这些雷达配备在国产新一代作战飞机和水面舰艇、防空导弹上面又进一步增强这些武器作战能力。

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