সিলিকন কার্বাইড (এসআইসি) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (জিএএন) অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে পার্থক্য কী? - ভেটেক সেমিকন্ডাক্টর

Sicএবংউভয়ই"ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর" (WBG) হিসাবে উল্লেখ করা হয়। ব্যবহৃত উত্পাদন প্রক্রিয়ার কারণে, WBG ডিভাইসগুলি নিম্নলিখিত সুবিধাগুলি দেখায়:

1। প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN)এবংসিলিকন কার্বাইড (SiC)ব্যান্ডগ্যাপ এবং ব্রেকডাউন ফিল্ডের ক্ষেত্রে তুলনামূলকভাবে অনুরূপ। গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের ব্যান্ডগ্যাপটি 3.2 ইভি, যখন সিলিকন কার্বাইডের ব্যান্ডগ্যাপটি 3.4 ইভি। যদিও এই মানগুলি একই রকম প্রদর্শিত হয় তবে এগুলি সিলিকনের ব্যান্ডগ্যাপের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। সিলিকনের ব্যান্ডগ্যাপটি কেবল 1.1 ইভি, যা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইডের চেয়ে তিনগুণ ছোট। এই যৌগগুলির উচ্চতর ব্যান্ডগ্যাপগুলি গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইডকে স্বাচ্ছন্দ্যে উচ্চতর ভোল্টেজ সার্কিটগুলিকে সমর্থন করার অনুমতি দেয় তবে তারা সিলিকনের মতো কম ভোল্টেজ সার্কিটকে সমর্থন করতে পারে না।

2। ব্রেকডাউন ফিল্ড শক্তি

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইডের ভাঙ্গন ক্ষেত্র তুলনামূলকভাবে একই, গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের 3.3 এমভি/সেমি এবং সিলিকন কার্বাইডের 3.5 এমভি/সেমি ব্রেকডাউন ক্ষেত্র রয়েছে। এই ব্রেকডাউন ক্ষেত্রগুলি যৌগগুলিকে নিয়মিত সিলিকনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর ভোল্টেজগুলি পরিচালনা করতে দেয়। সিলিকনের একটি ব্রেকডাউন ক্ষেত্র রয়েছে 0.3 MV/সেমি, যার মানে হল GaN এবং SiC উচ্চতর ভোল্টেজ বজায় রাখতে প্রায় দশগুণ বেশি সক্ষম। তারা উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট ডিভাইস ব্যবহার করে নিম্ন ভোল্টেজ সমর্থন করতে সক্ষম।

3। উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা ট্রানজিস্টর (এইচইএমটি)

উভয়ই এবং SiC-এর মধ্যে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য হল তাদের ইলেক্ট্রন গতিশীলতা, যা নির্দেশ করে যে ইলেক্ট্রনগুলি সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের মধ্য দিয়ে কত দ্রুত চলে। প্রথমত, সিলিকনের একটি ইলেক্ট্রন গতিশীলতা 1500 সেমি^2/Vs। GaN এর একটি ইলেক্ট্রন গতিশীলতা 2000 cm^2/Vs, যার মানে ইলেকট্রনগুলি সিলিকনের ইলেকট্রনের চেয়ে 30% বেশি দ্রুত গতিতে চলে। যাইহোক, SiC এর একটি ইলেক্ট্রন গতিশীলতা 650 cm^2/Vs, যার মানে হল SiC এর ইলেকট্রনগুলি GaN এবং Si এর ইলেকট্রনের চেয়ে ধীর গতিতে চলে। এই ধরনের উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতার সাথে, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য GaN প্রায় তিনগুণ বেশি সক্ষম। ইলেকট্রন GaN সেমিকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে SiC এর চেয়ে অনেক দ্রুত গতিতে চলতে পারে।

4। গাএন এবং সিকের তাপীয় পরিবাহিতা

কোনও উপাদানের তাপীয় পরিবাহিতা হ'ল তার নিজের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তর করার ক্ষমতা। তাপীয় পরিবাহিতা সরাসরি কোনও পরিবেশের তাপমাত্রাকে প্রভাবিত করে, এটি যে পরিবেশে ব্যবহৃত হয় তা দিয়ে। উচ্চ-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, উপাদানের অদক্ষতা তাপ উত্পন্ন করে, যা উপাদানের তাপমাত্রা বাড়ায় এবং পরবর্তীকালে এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন করে। গ্যানের তাপীয় পরিবাহিতা রয়েছে 1.3 ডাব্লু/সেমি কে, যা সিলিকনের চেয়ে আসলে খারাপ, যার পরিবাহিতা 1.5 ডাব্লু/সেমি কে। যাইহোক, এসআইসির 5 ডাব্লু/সেমি কে এর তাপীয় পরিবাহিতা রয়েছে, এটি তাপের বোঝা স্থানান্তর করতে প্রায় তিনগুণ ভাল করে তোলে। এই সম্পত্তিটি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এসআইসিকে অত্যন্ত সুবিধাজনক করে তোলে।

5 ... সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার উত্পাদন প্রক্রিয়া

বর্তমান উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলি GaN এবং SiC-এর জন্য একটি সীমিত কারণ কারণ এগুলি ব্যাপকভাবে গৃহীত সিলিকন উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল, কম সুনির্দিষ্ট বা আরও শক্তি-নিবিড়। উদাহরণস্বরূপ, GaN-এ একটি ছোট অঞ্চলে প্রচুর পরিমাণে স্ফটিক ত্রুটি রয়েছে। অন্যদিকে, সিলিকন প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে মাত্র 100টি ত্রুটি থাকতে পারে। স্পষ্টতই, এই বিশাল ত্রুটির হার GaN কে অদক্ষ করে তোলে। যদিও নির্মাতারা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে দুর্দান্ত অগ্রগতি করেছেন, GaN এখনও কঠোর সেমিকন্ডাক্টর ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে লড়াই করছে।

6. পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর মার্কেট

সিলিকনের তুলনায়, বর্তমান উৎপাদন প্রযুক্তি গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইডের খরচ-কার্যকারিতাকে সীমিত করে, উভয় উচ্চ-শক্তির উপকরণকে স্বল্প মেয়াদে আরও ব্যয়বহুল করে তোলে। যাইহোক, নির্দিষ্ট সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উভয় উপকরণেরই শক্তিশালী সুবিধা রয়েছে।

সিলিকন কার্বাইড স্বল্প মেয়াদে আরও কার্যকর পণ্য হতে পারে কারণ গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের চেয়ে বৃহত্তর এবং আরও বেশি অভিন্ন এসআইসি ওয়েফার তৈরি করা সহজ। সময়ের সাথে সাথে, গ্যালিয়াম নাইট্রাইড তার উচ্চতর বৈদ্যুতিন গতিশীলতার কারণে ছোট, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পণ্যগুলিতে এর স্থান খুঁজে পাবে। সিলিকন কার্বাইড বৃহত্তর বিদ্যুৎ পণ্যগুলিতে আরও আকাঙ্ক্ষিত হবে কারণ এর শক্তি ক্ষমতা গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের তাপীয় পরিবাহিতা থেকে বেশি।

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড আনd সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসগুলি সিলিকন সেমিকন্ডাক্টর (LDMOS) MOSFETs এবং superjunction MOSFET-এর সাথে প্রতিযোগিতা করে। GaN এবং SiC ডিভাইসগুলি কিছু উপায়ে একই রকম, তবে উল্লেখযোগ্য পার্থক্যও রয়েছে।

চিত্র 1. উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট, স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রধান প্রয়োগের ক্ষেত্রের মধ্যে সম্পর্ক।

প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর

ডাব্লুবিজি যৌগিক সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে উচ্চতর ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এবং উচ্চতর ব্যান্ডগ্যাপ শক্তি থাকে যা সিলিকনের চেয়ে উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলিতে অনুবাদ করে। ডাব্লুবিজি যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর থেকে তৈরি ট্রানজিস্টরগুলির উচ্চ তাপমাত্রায় উচ্চতর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং সহনশীলতা রয়েছে। এই ডিভাইসগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ এবং উচ্চ-শক্তি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সিলিকনের চেয়ে সুবিধা দেয়।

চিত্র 2। একটি দ্বৈত-ডাই ডুয়াল-ফেট ক্যাসকেড সার্কিট একটি গাএন ট্রানজিস্টরকে একটি সাধারণভাবে বন্ধ ডিভাইসে রূপান্তর করে, উচ্চ-পাওয়ার স্যুইচিং সার্কিটগুলিতে স্ট্যান্ডার্ড বর্ধন-মোড অপারেশন সক্ষম করে

ডাব্লুবিজি ট্রানজিস্টরগুলি সিলিকনের চেয়ে দ্রুত স্যুইচ করে এবং উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে পরিচালনা করতে পারে। নিম্ন "চালু" প্রতিরোধের অর্থ তারা কম শক্তি বিচ্ছিন্ন করে, শক্তি দক্ষতা উন্নত করে। বৈশিষ্ট্যগুলির এই অনন্য সংমিশ্রণটি এই ডিভাইসগুলিকে স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিশেষত হাইব্রিড এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনের কয়েকটি দাবিদার সার্কিটের জন্য আকর্ষণীয় করে তোলে।

উভয়ই এবং SiC ট্রানজিস্টরগুলি স্বয়ংচালিত বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলিতে চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলা করতে

উভয়ই এবং SiC ডিভাইসের মূল সুবিধা: উচ্চ ভোল্টেজ ক্ষমতা, 650 V, 900 V এবং 1200 V ডিভাইস সহ,

সিলিকন কার্বাইড:

উচ্চতর 1700V.3300V এবং 6500V।

দ্রুত স্যুইচিং গতি,

উচ্চতর অপারেটিং তাপমাত্রা।

প্রতিরোধের কম, ন্যূনতম শক্তি অপচয় এবং উচ্চতর শক্তি দক্ষতা কম।

উভয়ই ডিভাইস

স্যুইচিং অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে, এনহ্যান্সমেন্ট-মোড (বা ই-মোড) ডিভাইসগুলি, যা সাধারণত "বন্ধ" থাকে, পছন্দ করা হয়, যা ই-মোড GaN ডিভাইসগুলির বিকাশের দিকে পরিচালিত করে৷ প্রথমে দুটি FET ডিভাইসের ক্যাসকেড এসেছে (চিত্র 2)। এখন, স্ট্যান্ডার্ড ই-মোড GaN ডিভাইস পাওয়া যায়। তারা 10 MHz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি এবং দশ কিলোওয়াট পর্যন্ত পাওয়ার লেভেলে স্যুইচ করতে পারে।

জিএএন ডিভাইসগুলি ওয়্যারলেস সরঞ্জামগুলিতে 100 গিগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে পাওয়ার এমপ্লিফায়ার হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। কয়েকটি প্রধান ব্যবহারের ক্ষেত্রে হ'ল সেলুলার বেস স্টেশন পাওয়ার এমপ্লিফায়ার, সামরিক রাডার, স্যাটেলাইট ট্রান্সমিটার এবং সাধারণ আরএফ পরিবর্ধন। তবে উচ্চ ভোল্টেজ (এক হাজার ভি পর্যন্ত), উচ্চ তাপমাত্রা এবং দ্রুত স্যুইচিংয়ের কারণে এগুলি বিভিন্ন স্যুইচিং পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশন যেমন ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী, ইনভার্টার এবং ব্যাটারি চার্জারগুলিতেও অন্তর্ভুক্ত করা হয়।

Sic ডিভাইস

এসআইসি ট্রানজিস্টর হ'ল প্রাকৃতিক ই-মোড মোসফেট। এই ডিভাইসগুলি 1 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে এবং ভোল্টেজ এবং বর্তমান স্তরে সিলিকন মোসফেটগুলির চেয়ে অনেক বেশি স্যুইচ করতে পারে। সর্বাধিক ড্রেন-উত্স ভোল্টেজ প্রায় 1,800 ভি পর্যন্ত এবং বর্তমান ক্ষমতা 100 এমপিএস। অতিরিক্তভাবে, এসআইসি ডিভাইসগুলির সিলিকন মোসফেটগুলির তুলনায় অনেক কম অন-প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যার ফলে সমস্ত স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (এসএমপিএস ডিজাইন) উচ্চতর দক্ষতা অর্জন করে।

এসআইসি ডিভাইসগুলির জন্য কম অন-প্রতিরোধ ক্ষমতা সহ ডিভাইসটি চালু করতে 18 থেকে 20 ভোল্টের একটি গেট ভোল্টেজ ড্রাইভ প্রয়োজন। স্ট্যান্ডার্ড এসআই মোসফেটগুলির পুরোপুরি চালু করতে গেটে 10 ভোল্টেরও কম প্রয়োজন। অতিরিক্তভাবে, এসআইসি ডিভাইসগুলির অফ স্টেটে স্যুইচ করতে -3 থেকে -5 ভি গেট ড্রাইভের প্রয়োজন। উচ্চ ভোল্টেজ, এসআইসি মোসফেটগুলির উচ্চ বর্তমান ক্ষমতা তাদের স্বয়ংচালিত শক্তি সার্কিটের জন্য আদর্শ করে তোলে।

অনেক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, আইজিবিটিএস এসআইসি ডিভাইস দ্বারা প্রতিস্থাপন করা হচ্ছে। এসআইসি ডিভাইসগুলি দক্ষতার উন্নতি করার সময় সূচক বা ট্রান্সফর্মারগুলির আকার এবং ব্যয় হ্রাস করে উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে স্যুইচ করতে পারে। অতিরিক্তভাবে, এসআইসি গানের চেয়ে উচ্চতর স্রোতগুলি পরিচালনা করতে পারে।

উভয়ই এবং SiC ডিভাইসের মধ্যে প্রতিযোগিতা রয়েছে, বিশেষ করে সিলিকন LDMOS MOSFETs, সুপারজাংশন MOSFETs, এবং IGBTs। অনেক অ্যাপ্লিকেশনে, তারা GaN এবং SiC ট্রানজিস্টর দ্বারা প্রতিস্থাপিত হচ্ছে।

উভয়ই বনাম SiC তুলনা সংক্ষিপ্ত করার জন্য, এখানে হাইলাইটগুলি রয়েছে:

গা সি এর চেয়ে দ্রুত স্যুইচ করে।

এসআইসি গানের চেয়ে উচ্চ ভোল্টেজে কাজ করে।

এসআইসি উচ্চ গেট ড্রাইভ ভোল্টেজ প্রয়োজন।

অনেক পাওয়ার সার্কিট এবং ডিভাইসগুলি গাএন এবং এসআইসির সাথে ডিজাইন করে উন্নত করা যেতে পারে। বৃহত্তম সুবিধাভোগীগুলির মধ্যে একটি হ'ল স্বয়ংচালিত বৈদ্যুতিক ব্যবস্থা। আধুনিক হাইব্রিড এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনে এমন ডিভাইস রয়েছে যা এই ডিভাইসগুলি ব্যবহার করতে পারে। কিছু জনপ্রিয় অ্যাপ্লিকেশন হ'ল ওবিসি, ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী, মোটর ড্রাইভ এবং লিডার। চিত্র 3 বৈদ্যুতিক যানবাহনগুলির প্রধান সাবসিস্টেমগুলি নির্দেশ করে যার জন্য উচ্চ শক্তি স্যুইচিং ট্রানজিস্টর প্রয়োজন।

চিত্র 3. হাইব্রিড এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য WBG অন-বোর্ড চার্জার (OBC)। এসি ইনপুট সংশোধন করা হয়, পাওয়ার ফ্যাক্টর সংশোধন করা হয় (PFC), এবং তারপর DC-DC রূপান্তরিত হয়

ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী. এটি একটি পাওয়ার সার্কিট যা অন্যান্য বৈদ্যুতিক ডিভাইসগুলি চালানোর জন্য উচ্চ ব্যাটারি ভোল্টেজকে কম ভোল্টেজে রূপান্তর করে। আজকের ব্যাটারি ভোল্টেজের রেঞ্জ 600V বা 900V পর্যন্ত। DC-DC রূপান্তরকারী অন্যান্য ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির অপারেশনের জন্য এটিকে 48V বা 12V, বা উভয়েই নামিয়ে দেয় (চিত্র 3)। হাইব্রিড বৈদ্যুতিক এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনে (HEVEVs), DC-DC ব্যাটারি প্যাক এবং ইনভার্টারের মধ্যে উচ্চ-ভোল্টেজ বাসের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে।

অন-বোর্ড চার্জার (ওবিসি). প্লাগ-ইন এইচইভিইভি এবং ইভিতে একটি অভ্যন্তরীণ ব্যাটারি চার্জার থাকে যা একটি এসি মেইন সরবরাহের সাথে সংযুক্ত হতে পারে। এটি একটি বাহ্যিক AC−DC চার্জারের প্রয়োজন ছাড়াই বাড়িতে চার্জ করার অনুমতি দেয় (চিত্র 4)।

প্রধান ড্রাইভ মোটর চালক. প্রধান ড্রাইভ মোটর একটি উচ্চ-আউটপুট এসি মোটর যা গাড়ির চাকা চালায়। ড্রাইভার হল একটি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল যা মোটর চালু করতে ব্যাটারি ভোল্টেজকে তিন-ফেজ এসি-তে রূপান্তর করে।

চিত্র 4. একটি সাধারণ DC-DC কনভার্টার উচ্চ ব্যাটারি ভোল্টেজগুলিকে 12 V এবং/অথবা 48 V তে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়৷ উচ্চ-ভোল্টেজ সেতুতে ব্যবহৃত IGBTগুলিকে SiC MOSFETs দ্বারা প্রতিস্থাপিত করা হচ্ছে৷

গাএন এবং এসআইসি ট্রানজিস্টরগুলি উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট এবং দ্রুত স্যুইচিং বৈশিষ্ট্যের কারণে স্বয়ংচালিত বৈদ্যুতিক ডিজাইনারদের নমনীয়তা এবং সহজ নকশাগুলির পাশাপাশি উচ্চতর পারফরম্যান্স সরবরাহ করে।

VeTek সেমিকন্ডাক্টর হল একটি পেশাদার চীনা প্রস্তুতকারকট্যানটালাম কার্বাইড লেপ, সিলিকন কার্বাইড লেপ, গ্যান পণ্য, বিশেষ গ্রাফাইট, সিলিকন কার্বাইড সিরামিকসএবংঅন্যান্য অর্ধপরিবাহী সিরামিক। ভেটেক সেমিকন্ডাক্টর সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য বিভিন্ন লেপ পণ্যগুলির জন্য উন্নত সমাধান সরবরাহ করতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ।

আপনার যদি কোনও অনুসন্ধান থাকে বা অতিরিক্ত বিশদ প্রয়োজন হয় তবে দয়া করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।

মোব/হোয়াটসঅ্যাপ: +86-180 6922 0752

ইমেইল: anny@veteksemi.com