BAE系统公司正在推进美国国防高级研究计划局(DARPA)一项旨在解决高功率射频电子器件最持久瓶颈之一——“热”问题的项目,并已获选进入第二阶段。
BAE系统公司的FAST Labs研究组织已完成DARPA“器件级电子器件散热技术”(THREADS)项目的第一阶段,并将继续开展第二阶段研究。该项目重点针对氮化镓(GaN)器件。GaN已广泛用于高性能雷达、电子战和通信系统。
问题原理简单但解决困难:射频晶体管功率提升会产生更多热量。若热量无法有效导出,晶体管的性能和可靠性就会下降,导致电子器件无法达到理论功率极限。
DARPA设立THREADS项目,意在器件内部解决问题,而非简单地在外部增加传统冷却系统。该项目聚焦两大挑战:一是在保持电性能的同时降低晶体管内部热阻;二是在不降低射频性能的前提下,将高功率晶体管区域的热量高效导出。
为什么GaN如此重要?GaN是一种宽禁带半导体,在军用射频电子领域日益关键。相比老一代半导体技术,GaN能在更高功率密度和更高频率下工作,特别适用于现代有源电子扫描阵列(AESA)雷达和电子战系统。
DARPA此前指出,与早期晶体管技术相比,GaN的功率密度已提升超过5倍;但如果工程师能克服散热难题,理论上还可实现更大提升。射频功率直接决定雷达、通信等系统的能力上限,因此这项研究对下一代军事电子系统意义重大。
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