在线配资论坛歼20的火控雷达目前使用的可能是氮化镓功率器件

据南华早报报道，我国在高纯半绝缘碳化硅半导体技术上取得进展，可以用在雷达核心部件上。比如用在歼20雷达上，可以将雷达探测距离提高三倍。于是一些人就开始在网络上说我国歼20战斗机的雷达探测距离提高了三倍，达到了1000公里。但是这一说法可能又是个乌龙事件，使用碳化硅材料可能不会有这么大的性能提升。歼20的火控雷达目前使用的可能是氮化镓功率器件，其探测距离可能在三、四百公里。但是在军用雷达中采用碳化硅功率器件的还是比较少见的。这里提到的砷化镓、氮化镓、碳化硅都是制造雷达功率器件和微波集成电路的半导体材料。第一代半导体材料是硅，第二代半导体材料是砷化镓，第三代半导体材料是碳化硅和氮化镓材料，而第四代半导体材料是氧化镓等材料。在我国的雷达当中几乎没有听说有使用碳化硅功率器件的。反倒是在美国的军用雷达中有使用碳化硅功率器件的，比如美海军预警机E-2D使用的预警雷达就使用了碳化硅功率器件。而美军主战雷达用的主要还是砷化镓雷达功率器件，比如目前F22使用的APG-77雷达和F35使用的APG-81雷达，使用的都是砷化镓功率器件。美国的军用雷达现在正处在从砷化镓功率器件升级到氮化镓功率器件的过程中。比如F35将要升级到的APG-85雷达就是用使用氮化镓功率器件的。美国刚开始批量建造的阿利伯克3驱逐舰，其舰载雷达SPY-6用的也是氮化镓功率器件。而我国海陆空三军的主战雷达早在2012年前后就已经普及了氮化镓功率器件。也就是说在雷达功率器件技术上我国至少领先美国十年以上。换句话说碳化硅和氮化镓是同一代半导体材料，都可以作为雷达功率器件和半导体芯片的材料，但是性能上各有各的技术优势。氮化镓禁带宽度更宽，电子迁移率更高。碳化硅的耐高压、耐高温性能和散热性能更好。碳化硅禁带宽度为2.2eV，氮化镓为3.4eV。氮化镓电子迁移率为650cm2/Vs，碳化硅为300~900cm2/Vs，氮化镓更适合高频应用。碳化硅击穿电场强度为3×10V/cm，是氮化镓的3倍以上，更适合高电压场景。这两种材料都可以用来做雷达的半导体材料，但是氮化镓的综合性能更好。所以目前军用雷达绝大多数都是用氮化镓的，使用碳化硅的很少。站在性能互补的角度，其实最理想的搭配是混合使用两种材料制作雷达芯片，用碳化硅作为衬底，而氮化镓则作为电路部分。这样可以充分发挥两种材料的性能优势。此次山东大学取得的技术成果很可能就是用在雷达芯片衬底上的高纯半绝缘碳化硅材料。在芯片衬底上使用碳化硅材料能提高芯片的工作温度，可以让芯片耐受更高的电压，从而提高芯片的性能。但是说雷达探测距离提高三倍这种说法是有很多疑点的。因为雷达的探测距离和发射功率的四次方成正比。如果雷达探测距离提高三倍，雷达的发射功率需要提高到256倍。即使碳化硅的击穿电压是氮化硅的三倍，仅仅通过使用碳化硅材料也不大可能取得如此巨大的性能提升。而且这个探测距离提高三倍的说法，其参考基准到底是什么也没说清楚。所以山东大学宣传材料的说法可能是有问题的。而声称歼20探测距离能提高到1000公里很可能就是个乌龙事件。