從設計的角度來看，重要的是在高可靠性空間應用中權衡使用抗輻射Si MOSFET與基於替代材料（例如GaN HEMT功率器件）的COTS器件的獨特考慮因素。在本文中，我們將著眼於電路設計的不同方麵，以更好地了解選擇其中一個的權衡。

 

隨著當今航天工業商業化程度的提高
，設計人員在平衡性能、項目成本、任務概況和風險方麵麵臨更多挑戰。即使對於傳統的太空和公共部門參與者來說也是如此。數百家初創公司、大學研究人員
，甚至普通群眾現在都在建造和發射廉價衛星，例如流行的 CubeSat 設計。通常以低地球軌道 (LEO) 為目標，任務長度為數月而不是數年，這些新的太空任務傾向於使用耐輻射或符合汽車標準的 COTS 電子設備來節省成本或研究新技術。

 

汽車級和COTS電子產品的成本要低得多，滿足工業應用的可靠性標準和性能基準
，但在設計時並未考慮輻射穩健性。雖然一些COTS部件可能顯示出固有的輻射耐受性，但它們的設計可能會或可能不會達到與抗輻射組件相同程度的輻射。

 

使用COTS電(dian)子(zi)設(she)備(bei)會(hui)引(yin)入(ru)許(xu)多(duo)未(wei)知(zhi)因(yin)素(su)
，例(li)如(ru)晶(jing)圓(yuan)批(pi)次(ci)之(zhi)間(jian)的(de)部(bu)分(fen)同(tong)質(zhi)性(xing)和(he)一(yi)致(zhi)性(xing)以(yi)及(ji)部(bu)分(fen)可(ke)追(zhui)溯(su)性(xing)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)空(kong)間(jian)應(ying)用(yong)的(de)置(zhi)信(xin)度(du)，此(ci)類(lei)設(she)備(bei)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)使(shi)用(yong)前(qian)以(yi)額(e)外(wai)費(fei)用(yong)接(jie)受(shou)進(jin)一(yi)步(bu)測(ce)試(shi)

，稱(cheng)為(wei)升(sheng)級(ji)篩(shai)選(xuan)。這(zhe)也(ye)擴(kuo)展(zhan)到(dao)寬(kuan)帶(dai)隙(xi)器(qi)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)，例(li)如(ru)碳(tan)化(hua)矽(gui) (SiC) 和氮化镓 (GaN) 晶體管。但是
，即使進行了篩選，也不能保證。即使來自同一製造商，測試結果也可能有所不同。或者 COTS 部件可能無法按需要運行並在輻射條件下存活。所有這些都給項目增加了更多風險。

 

抗輻射電子提供對單個晶圓批次的可追溯性，因此在進行破壞性物理分析或其他篩選時，空間設計人員可以對部件的均勻性和長期性能（包括空間輻射和可靠性）充滿信心。更短、高冗餘、次年的任務和探索新技術的LEO衛星肯定會從COTS組件中受益。然而
，對於“重大故障風險”是不可接受的長期任務，高可靠性電子設備的基準仍然是抗輻射矽。

 

 

太空輻射挑戰

 

fushezaitaikongzhongwuchubuzai，huiduimeiyoucaiquhuanjiecuoshidedianzishebeichanshengfumianyingxiang。kongjianfushekeyitongguoliangzhongzhuyaofangshiyingxianggongneng。yuguanxinyanghuacengxianghuzuoyongdefushehuidaozhichangqileijisunshang

，zhidingweizongdianlijiliang。diergeyingxiangshidanshijianxiaoying，kedaozhikehuifudedanshijianshuntaihezainanxingguzhang。dangshijiagaodianyashi，kuaisuerzhongdelizizhuangjizhajiquyuhuidaozhizhajiyanghuawushangchanshenggaoshuntaidianchang，congerdaozhiqipolie。zhebeichengweidanshijianmenpolie。piaoyiquzhongdeleisishijianyekenengdaozhiyuanjiheloujizhijiandeduanlu。zuihaodeqingkuangshitazhishiyigeshunjiandefeipohuaixingduanlu。zaizuihuaideqingkuangxia

，shiyongkangfushedianzishebeikeyifangzhicileiguzhangjizhi。liru，kangfusheguiMOSFET最初是在1980年代推出的，使用設計和製造技術來降低對輻射暴露的敏感性。多年來，更穩健的設計、製造技術、篩選和認證已經發展到幾乎可以確保無故障的輻射性能。

 

最終，是使用抗輻射還是COTS電子設備取決於幾個因素——任務概況、性能參數
、功能關鍵性、成cheng本ben等deng等deng。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia，犧xi牲sheng可ke靠kao性xing和he抗kang輻fu射she能neng力li可ke能neng是shi可ke接jie受shou的de風feng險xian，以yi幫bang助zhu滿man足zu預yu算suan限xian製zhi或huo在zai冗rong餘yu或huo不bu太tai關guan鍵jian的de係xi統tong中zhong測ce試shi新xin技ji術shu。但dan是shi當dang優you先xian考kao慮lv可ke靠kao性xing時shi，例li如ru對dui於yu高gao度du關guan鍵jian的de功gong能neng或huo長chang期qi、深空或行星際任務，抗輻射矽是明確的選擇。

 

簡化升級是關鍵

 

在zai這zhe個ge充chong滿man挑tiao戰zhan的de環huan境jing中zhong，重zhong複fu使shi用yong經jing過guo驗yan證zheng的de技ji術shu是shi任ren務wu可ke靠kao性xing的de關guan鍵jian。使shi用yong經jing過guo飛fei行xing驗yan證zheng的de設she計ji可ke保bao持chi已yi證zheng明ming的de可ke靠kao性xing和he對dui長chang期qi成cheng功gong機ji會hui的de期qi望wang。電dian路lu板ban布bu局ju和he電dian路lu優you化hua是shi一yi項xiang主zhu要yao的de設she計ji、測試和評估投資，尤其是對於高可靠性應用。例如
，在花費大量精力優化降壓轉換器的跡線寄生效應後，升級到更先進的下一代Si MOSFET比使用GaN等不同技術開始全新設計要簡單得多。新的尺寸兼容、更高效的 Si MOSFET（如 IR HiRel 的 R9）可以直接用於性能提升，而設計論證和重新認證所需的工作要少得多。

 

耐輻射 Si MOSFET

 

IR HiRel 的抗輻射 R9 MOSFET 係列是最新一代 Si 器件，專為應對需要高可靠性、穩健性和可追溯性的航天級電子挑戰而設計。簡單的插入式更換可以重複使用已建立的、經過飛行驗證的設計，以最少的努力提高係統效率，並降低高吞吐量衛星的每比特成本。設計人員受益於R9與各種柵極驅動器的兼容性

、對寄生參數的更低敏感性
、更高的電流能力以及在線性模式操作中比替代技術更好的 SOA。與上一代抗輻射MOSFET相比
，這些矽器件還為空間應用設計人員提供了直接的性能和封裝改進，同時保持了既定和預期的可追溯性和可靠性水平。

 

概括

 

選擇正確的組件對於所有太空任務的成功至關重要，但許多因素——如任務概況
、預算限製

、風險等。隨著行業和技術的發展

，設計人員會發現COTS和he抗kang輻fu射she組zu件jian的de用yong途tu。然ran而er

，目mu前qian，隻zhi有you抗kang輻fu射she矽gui器qi件jian展zhan示shi了le數shu十shi年nian使shi用yong中zhong經jing過guo飛fei行xing驗yan證zheng的de傳chuan統tong
，加jia上shang完wan善shan的de質zhi量liang和he可ke靠kao性xing標biao準zhun以yi及ji豐feng富fu的de技ji術shu理li解jie。此ci外wai，借jie助zhu抗kang輻fu射she矽gui，係xi統tong設she計ji人ren員yuan可ke以yi確que保bao此ci類lei設she備bei符fu合heJANS和QPL標準
，並且能夠滿足需要這些級別可靠性的任務的TOR要求。為了在空間應用中獲得最高水平的信心和可靠性。

 

 

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