सिलिकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड आणि गॅलियम नायट्राइड

सामान्य वापरलेली डिजिटल उत्पादने आणि हाय-टेक इलेक्ट्रिक वाहने, 5G बेस स्टेशनच्या मागे, 3 कोर सेमीकंडक्टर साहित्य आहेत: सिलिकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड आणि गॅलियम नायट्राइड उद्योग चालवतात. ते एकमेकांसाठी पर्याय नाहीत, ते एका संघातील तज्ञ आहेत आणि वेगवेगळ्या रणांगणांवर त्यांचे अपूरणीय प्रयत्न आहेत. त्यांची श्रमविभागणी समजून घेतल्यास आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाचा विकास वृक्ष आपण पाहू शकतो.

1.सिलिकॉन: एकात्मिक सर्किट्सचा आधार दगड

सिलिकॉन हा निःसंशयपणे सेमीकंडक्टरचा राजा आहे, अत्यंत एकात्मिक आणि जटिल संगणनाच्या सर्व क्षेत्रावर राज्य करतो. संगणक CPU, मोबाइल SoC, ग्राफिक्स प्रोसेसर, मेमरी, फ्लॅश मेमरी आणि विविध मायक्रोकंट्रोलर आणि डिजिटल लॉजिक चिप्स, जवळजवळ सर्व सिलिकॉन बेसवर तयार केले आहेत.

2) चांगली थर्मल चालकता

1)उत्कृष्ट एकात्मिक पदवी

सिलिकॉनमध्ये उत्कृष्ट भौतिक गुणधर्म आहेत, ते थर्मल ऑक्सिडेशन प्रक्रियेद्वारे पृष्ठभागावर एक परिपूर्ण SiO2 इन्सुलेट फिल्म बनवता येते. ही मालमत्ता CMOS ट्रान्झिस्टर तयार करण्याचा आधार आहे, चिपच्या छोट्या तुकड्यावर अब्जावधी अगदी दहा अब्ज ट्रान्झिस्टर एकत्रित करून, अत्यंत जटिल लॉजिस्टिक कार्ये साध्य करण्यासाठी.

२) परिपक्व प्रक्रिया आणि कमी खर्च

अर्ध्या शतकाहून अधिक विकासाद्वारे, सिलिकॉनची प्रक्रिया संपूर्ण मानवी औद्योगिक सभ्यतेचा परिणाम आहे. शुध्दीकरण, क्रिस्टल पुलिंगपासून ते फोटोलिथोग्राफी, एचिंगपर्यंत, आश्चर्यकारक प्रमाणात आणि अत्यंत कमी किमतीत उच्च-गुणवत्तेचे क्रिस्टल तयार करण्यासाठी ते एक परिपक्व आणि प्रचंड उद्योग साखळी तयार करत आहे.

३) चांगले संतुलन

सिलिकॉन चालकता, स्विचिंग गती, उत्पादन खर्च आणि थर्मल कार्यप्रदर्शन यांच्यातील सर्वोत्तम संतुलन साधते. जरी ते अत्यंत कार्यक्षमतेमध्ये त्याच्या अपस्टार्ट सामग्रीच्या कार्यप्रदर्शनाशी जुळत नसले तरी, जटिल डिजिटल सिग्नल आणि लॉजिक ऑपरेशन्स हाताळण्यासाठी ते पूर्णपणे पुरेसे आणि सर्वात किफायतशीर पर्याय आहे.

2.सिलिकॉन कार्बाइड: उच्च-व्होल्ट रणांगणावर पॉवर गार्डियन्स

SiC हे उच्च-व्होल्ट, उच्च-शक्ती क्षेत्रामध्ये क्रांती सामग्री आहे. हे प्रामुख्याने पॉवर रूपांतरण आणि नियंत्रणासाठी "पॉवर डिव्हाइसेस" मध्ये वापरले जाते. जसे की मुख्य ड्राइव्ह इन्व्हर्टर, ऑन-बोर्ड चार्जर, नवीन ऊर्जा वाहनांमध्ये डीसी-डीसी कनवर्टर; स्मार्ट ग्रिड कन्व्हर्टर स्टेशन, औद्योगिक मोटर ड्राइव्ह आणि उद्योग आणि पॉवर ग्रिडमधील रेल्वे संक्रमण; नवीन ऊर्जा ऊर्जा निर्मिती उद्योगात फोटोव्होल्टेइक इनव्हर्टर आणि पवन ऊर्जा कन्व्हर्टर.

: एकात्मिक सर्किट्सचा आधार दगड

1) अत्यंत उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड ताकद

सामान्य वापरलेली डिजिटल उत्पादने आणि हाय-टेक इलेक्ट्रिक वाहने, 5G बेस स्टेशनच्या मागे, 3 कोर सेमीकंडक्टर साहित्य आहेत: सिलिकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड आणि गॅलियम नायट्राइड उद्योग चालवतात. ते एकमेकांसाठी पर्याय नाहीत, ते एका संघातील तज्ञ आहेत आणि वेगवेगळ्या रणांगणांवर त्यांचे अपूरणीय प्रयत्न आहेत. त्यांची श्रमविभागणी समजून घेतल्यास आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाचा विकास वृक्ष आपण पाहू शकतो.

2) चांगली थर्मल चालकता

SiC ची थर्मल चालकता सिलिकॉनच्या 3 पट आहे. हाय पॉवर ऍप्लिकेशनमध्ये, हीटिंग "टॉप किलर" आहे. SiC डिव्हाइस अधिक वेगाने गरम स्वतःच आउटलेट करू शकते, उच्च उर्जा घनतेमध्ये सिस्टमचे स्थिर कार्य करण्यास अनुमती देते किंवा उष्णता नष्ट करण्याची प्रणाली सुलभ करते.

3) उच्च तापमान कार्य क्षमता

सिलिकॉन उपकरणाचे कार्यरत तापमान सामान्यतः 175°C पेक्षा कमी असते, तर SiC उपकरण 200°C वर स्थिर कार्य करू शकते. हे उच्च-तापमान आणि कठोर वातावरणात अधिक विश्वासार्ह बनवते, जसे की कार इंजिनच्या जवळ असलेल्या इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली.

3.गॅलियम नायट्राइड: उच्च-फ्रिक्वेंसी ट्रॅकवर स्पीड पायनियर

GaN चा मुख्य फायदा उच्च-वारंवारता आहे. ते दोन क्षेत्रांमध्ये चमकते:

उच्च-फ्रिक्वेंसी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स (जलद चार्जिंग): सध्या सर्वात व्यापक ऍप्लिकेशन, आम्हाला कॉम्पॅक्ट आणि उच्च कार्यक्षम GaN फास्ट चार्जर वापरण्यास सक्षम करते.

RF फ्रंट-एंड: 5G कम्युनिकेशन बेस स्टेशन्स आणि संरक्षण उद्योगातील रडार सिस्टम्समधील पॉवर ॲम्प्लिफायर्स.

GaN हा उच्च-फ्रिक्वेंसी कामगिरीचा राजा का आहे

1)अत्यंत उच्च इलेक्ट्रॉन संपृक्तता प्रवाह वेग: इलेक्ट्रॉन्स GaN सामग्रीमध्ये अत्यंत वेगाने हलतात, म्हणजे ट्रान्झिस्टर अत्यंत उच्च स्विचिंग गती प्राप्त करू शकतात. स्विचिंग पॉवर सप्लायसाठी, उच्च स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी लहान आणि हलक्या कॅपेसिटर आणि इंडक्टर्सच्या वापरास परवानगी देतात, अशा प्रकारे चार्जर लघुकरण सक्षम करते.

2)उच्च इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी ट्रान्झिस्टर (HEMT): मागील लेखात तपशीलवार सांगितल्याप्रमाणे, GaN-AlGaN हेटरोजंक्शन इंटरफेस अत्यंत उच्च इलेक्ट्रॉन एकाग्रता आणि गतिशीलतेसह स्वयंचलितपणे द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉन वायू (2DEG) तयार करू शकतो, परिणामी अत्यंत कमी ऑन-रेझिस्टन्स होतो. हे GaN उपकरणांना हाय-स्पीड स्विचिंग दरम्यान कमी वहन तोटा आणि कमी स्विचिंग नुकसान असे दुहेरी फायदे देते.

3)विस्तृत बँडगॅप: सिलिकॉन कार्बाइड प्रमाणेच, GaN मध्ये देखील एक विस्तृत बँडगॅप आहे, ज्यामुळे ते उच्च तापमान आणि उच्च व्होल्टेजसाठी प्रतिरोधक आणि सिलिकॉनपेक्षा अधिक मजबूत आहे.