美国宇航局的未来行星勘探工作,包括对金星的任务,要求电子能够幸存470°C及以上的长期持续时间。这种耐用的电子设备消除了对冷却系统实现持续操作的需求。在金星表面条件下的先前电子设备(例如,在Venus任务中)在受保护的压力/温度外壳中被限制为几个小时,由于极端的环境。
商业上使用的标准电子产品和行星勘探基于硅半导体,其在金星温度下不操作。NASA Glenn Research Center(GRC)的团队一直在努力发展高温度基于碳化硅(SiC)半导体的电子设备,其可在金星温度及以上操作。最近,该团队表明,世界上第一个适度的基于SIC的微电路(数十或更多的晶体管)可以承受高达4000小时的操作,在500℃下进行500℃。这些演示包括核心电路如在电子系统中使用的数字逻辑电路和模拟运算放大器。
在Glenn Extrement环境钻机(GEER)中发生两个这些电路的测试,其模拟了包括高温和压力的金星表面条件。2016年4月,该团队在GEER的金星表面条件下(460°C,93型差压,超临界CO 2和痕量气体)在GEER中展示了SIC高温12晶体管环振荡器21.7天(521小时),整个稳定整个测试。中等复杂电子器件的该金星表面演示是一个重要的世界纪录级,持续时间超过任何其他金星表面状况电子产品示范。在预定原因21天后,金星条件的测试结束;类似的环形振荡器电路在地球环境烘箱条件下在500°C下显示了数千小时的操作。
这些进步是广泛的转变,广泛地实现了新的科学探索,特别是对于金星表面。SMD在FY17开始了一个项目 - 长寿命型太阳系Explorer(Llisse) - 这将纳入这些新的SIC电子产品。Llisse正在开发一种低成本科学探针的功能原型,能够提供基本,但高夸张,从金星的表面持续数月或更长时间的科学测量。这种探针以前不可行,并将彻底改变我们对金星表面的理解。这项新技术也影响了探索天然气巨头(木星,土星,天王星和海王星)或者表面汞。SICBASED电子还可以使智能航空发动机能够监测和响应其自身的健康状态,并且可以在一系列商业应用中使用,例如深油井钻井或工业加工。
2016年8月,团队完成了“下一代”极端温度集成电路晶片的制作,具有明显更复杂的数字和模拟电路(超过100个晶体管)。10月份,该团队推出了长达100多个晶体管的“下一代”集成电路的500°C测试(地球空气气氛)。计划包括生产越来越复杂的高温SiC电子产品,以满足Llisse项目和其他应用的需求。美国宇航局将使用“设计和构建”方法来提高基本电子元件的功能,同时根据特定应用提供新的电路类型。
提交:航空航天+防御




