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(he)JANS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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