宽禁带半导体在雷达中的应用

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1、62航天电子对抗第31卷第6期宽禁带半导体在雷达中的应用金海薇，秦利，张兰(中国国防科技信息中心，北京100142)摘要：以碳化硅和氮化镓为典型代表的宽禁带半导体材料，与常规半导体硅或砷化镓相比，具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点，是大功率、高温、高频、抗辐照应用场合下极为理想的半导体材料。介绍了宽禁带半导体技术在雷达中的应用及其在美国的发展，阐述了宽禁带半导体技术与雷达技术相结合带来的技术进步，及其对下一代雷达技术的影响。关键词：宽禁带半导体；雷达；碳化硅中图分类号：TN97

2、4文献标识码：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引言这些问题提供了方法。半导体技术在各种军事领域中的广泛应用打破了武器装备唯大、唯多和大规模破坏的传统观念，使武器系统变得体积更小、质量更轻、功耗更低、可靠性更高、作战效能和威力更强。军用电子装备需要工作在高

6、温、高辐射等恶劣环境，可探测出远距离的小目标，能实时处理高速传感数据，而工作频带超出普通的商用范围。于是，军用电子装备对半导体元器件的要求远远高于普通的电子设备，元器件的安全性和可靠性必须更高。在此值得指出的是，采用传统半导体技术制作的电子系统已无法满足下一代军事应用对体积、质量和可靠性的更高要求。宽禁带半导体器件具有高频、大功率、高温和抗恶劣环境应用潜力，使其为解决收稿日期：201505—26；2015—10～23修回。作者简介：金海薇(1979一)，女，博士，主要从事电子对抗情报研究。1宽禁

7、带半导体禁带宽度大于2．2eV的半导体被定义为宽禁带半导体，宽禁带半导体材料典型代表有碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)，这些半导体材料也称为第三代半导体材料。与以硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体相比，宽禁带半导体具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点。美国是最早启动宽禁带半导体技术研究的国家，许多知名大学和科研机构，如雷神(Raytheon)、TriQuint半导体公司、英国BAE系统公司、麻省理工学院(MIT)和科锐公司(Cree)等，均在该项技术上投入了大量

8、的人力和物力，其研究成果也最为突出。DARPA不惜投入巨额资金实施了多项宽禁带半导体器件与电路技术发展计划。DARPA以提升军用雷达、潜艇和其他各种恶劣环境工作的系统装备的性能2015(6)金海薇，等：宽禁带半导体在雷达中的应用63和可靠性为目标，解决了宽禁带技术当前面临的多项技术瓶颈。迄今投资力度最大、参与机构最多、成果最突出、影响最广的要算DARPA在2002年启动的历时8年时间，分3个阶段完成的宽禁带半导体技术发展计划。第1阶段为2002--2004年，着重材料开发，实现SiC衬底材料商品