寬禁帶半導(dǎo)體在雷達(dá)中的應(yīng)用

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1、62航天電子對(duì)抗第31卷第6期寬禁帶半導(dǎo)體在雷達(dá)中的應(yīng)用金海薇，秦利，張?zhí)m(中國(guó)國(guó)防科技信息中心，北京100142)摘要：以碳化硅和氮化鎵為典型代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，與常規(guī)半導(dǎo)體硅或砷化鎵相比，具有寬帶隙、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，是大功率、高溫、高頻、抗輻照應(yīng)用場(chǎng)合下極為理想的半導(dǎo)體材料。介紹了寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用及其在美國(guó)的發(fā)展，闡述了寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，及其對(duì)下一代雷達(dá)技術(shù)的影響。關(guān)鍵詞：寬禁帶半導(dǎo)體；雷達(dá)；碳化硅中圖分類(lèi)號(hào)：TN97

2、4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AApplicationofwidebandgapsemiconductorsinradarJinHaiwei，QinLi，ZhangLan(ChinaDefenceScienceandTechnologyInformationCenter，Beijing100142，China)Abstract：Siliconcarbide(SiC)andgalliumnitride(GaN)aretypicalrepresentativeofthewideband—gapsemiconduct

3、ormaterial．Comparedwiththeconventionalsemiconductorsilicon(Si)orgalliumarsenide(GaAs)，wideband—gapsemiconductorhasthewidebandgap，highsaturateddriftvelocity，highcriticalbreakdownfieldandotheradvantages．Itishighlydesirablesemiconductormaterialappliedun

4、derthecaseofhigh—power，high—temperature，high—frequencyandanti—radiationenvironment．TheapplicationandthetechnologydevelopmentintheUnitedStatesofwideband—gapsemiconductorareintroduced．Thewideband—gapsemiconductortechnologyandradartechnologycombinedwith

5、thetechnologyprogressaresummarized，anditsinfluenceonthenextgenerationofradartechnologyisalsodiscussed．Keywords：widebandgapsemiconductor；radar；SiCO引言這些問(wèn)題提供了方法。半導(dǎo)體技術(shù)在各種軍事領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用打破了武器裝備唯大、唯多和大規(guī)模破壞的傳統(tǒng)觀(guān)念，使武器系統(tǒng)變得體積更小、質(zhì)量更輕、功耗更低、可靠性更高、作戰(zhàn)效能和威力更強(qiáng)。軍用電子裝備需要工作在高

6、溫、高輻射等惡劣環(huán)境，可探測(cè)出遠(yuǎn)距離的小目標(biāo)，能實(shí)時(shí)處理高速傳感數(shù)據(jù)，而工作頻帶超出普通的商用范圍。于是，軍用電子裝備對(duì)半導(dǎo)體元器件的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的電子設(shè)備，元器件的安全性和可靠性必須更高。在此值得指出的是，采用傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)制作的電子系統(tǒng)已無(wú)法滿(mǎn)足下一代軍事應(yīng)用對(duì)體積、質(zhì)量和可靠性的更高要求。寬禁帶半導(dǎo)體器件具有高頻、大功率、高溫和抗惡劣環(huán)境應(yīng)用潛力，使其為解決收稿日期：201505—26；2015—10～23修回。作者簡(jiǎn)介：金海薇(1979一)，女，博士，主要從事電子對(duì)抗情報(bào)研究。1寬禁

7、帶半導(dǎo)體禁帶寬度大于2．2eV的半導(dǎo)體被定義為寬禁帶半導(dǎo)體，寬禁帶半導(dǎo)體材料典型代表有碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)，這些半導(dǎo)體材料也稱(chēng)為第三代半導(dǎo)體材料。與以硅(Si)和砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導(dǎo)體相比，寬禁帶半導(dǎo)體具有寬帶隙、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)是最早啟動(dòng)寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)研究的國(guó)家，許多知名大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，如雷神(Raytheon)、TriQuint半導(dǎo)體公司、英國(guó)BAE系統(tǒng)公司、麻省理工學(xué)院(MIT)和科銳公司(Cree)等，均在該項(xiàng)技術(shù)上投入了大量

8、的人力和物力，其研究成果也最為突出。DARPA不惜投入巨額資金實(shí)施了多項(xiàng)寬禁帶半導(dǎo)體器件與電路技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。DARPA以提升軍用雷達(dá)、潛艇和其他各種惡劣環(huán)境工作的系統(tǒng)裝備的性能2015(6)金海薇，等：寬禁帶半導(dǎo)體在雷達(dá)中的應(yīng)用63和可靠性為目標(biāo)，解決了寬禁帶技術(shù)當(dāng)前面臨的多項(xiàng)技術(shù)瓶頸。迄今投資力度最大、參與機(jī)構(gòu)最多、成果最突出、影響最廣的要算DARPA在2002年啟動(dòng)的歷時(shí)8年時(shí)間，分3個(gè)階段完成的寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。第1階段為2002--2004年，著重材料開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)SiC襯底材料商品