Цахиурын карбид (SiC) нь сүүлийн үеийн шинэлэг зүйл мэт санагдаж болох ч 19-р зуунаас хойш практик хэрэглээнд ашиглагдаж ирсэн. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл зэрэг өргөн хүрээний салбарт ашиглах хүртэл хамгийн анхны хэрэглээ нь зүлгүүрийн материал байсан.
SiC нь удаан хугацааны туршид бий болсон ч хагас дамжуулагчийн материалд ашиглах нь харьцангуй сүүлийн үеийн шинэлэг зүйл юм. Энэ нь ихэвчлэн том хэмжээтэй, өндөр чанартай байгаатай холбоотой.
Цахиурын карбид гэж юу вэ?
Цахиур нь электроникийн хамгийн өргөн хэрэглэгддэг хагас дамжуулагч хэдий ч энэ нь ялангуяа өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд зарим хязгаарлалтыг харуулж эхэлсэн. Эндээс SiC нь цахиурыг орлох боломжтой.
Үнэн хэрэгтээ энэ нь материалын өргөн зурвасын зай (эсвэл эрчим хүчний цоорхой) нь SiC төхөөрөмжүүдэд ердийн цахиурын савнаас хамаагүй өндөр температурыг, тэр ч байтугай 200 ° C-аас дээш температурыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд тохиромжтой. Материалын зурвасын зай өргөн байвал электрон хэрэгсэл нь жижиг, илүү хурдан, найдвартай байх боломжтой. Өргөн зурвасын зай нь бусад хагас дамжуулагчтай харьцуулахад илүү өндөр температур, хүчдэл, давтамжтай ажиллах боломжийг програмуудад олгодог. Эдгээр шинж чанарууд нь сүүлийн жилүүдэд SiC-д суурилсан цахилгаан эрчим хүчний шинэ төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлснээр эрчим хүчний электроникийг эрс өөрчлөхөд хүргэсэн.
Цахиурын карбидын шинж чанар
“Карборунд” гэгддэг SiC-ийн өргөн хүрээний хэрэглээ нь материалын ер бусын физик шинж чанарын үр дагавар юм. SiC нь талст бүтэц дэх цахиур ба нүүрстөрөгчийн нэгдэл бөгөөд SiC нь 250 орчим өөр талст хэлбэртэй байдаг. Жишээлбэл, SiC-ийн бие даасан ширхэгүүдийг нэгтгэж, хүчтэй керамик бүтээх боломжтой бол SiC ширхэгийг полимертэй хамт нийлмэл материал үүсгэх боломжтой. Үүний зэрэгцээ, SiC-ийн том, бие даасан талстуудыг хагас дамжуулагчийн хэрэглээнд ашиглах боломжтой.
Эрчим хүчний электроникийн хүрээнд SiC-ийн онцгой шинж чанаруудын зарим нь:
- Өндөр дулаан дамжуулалт
- Бага дулааны тэлэлт
- Өндөр дулааны цохилтод тэсвэртэй
- Эрчим хүчний өндөр үр ашиг
- Ашиглалтын өндөр температур
- Бага эрчим хүч, шилжүүлгийн алдагдал
- Урт хугацааны хэрэглээнд зориулсан өндөр бат бөх чанар
SiC-ийг цахилгаан машинд ашиглах
Эрчим хүчний электроникийн системийн зохион бүтээгчид уг материалыг SiC төхөөрөмжүүдийг бүрэн дүүрэн ашиглах, шинэчлэх зорилгоор ашиглаж байгаа бөгөөд SiC нь өндөр үр ашигтай, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг бүтээхэд шаардагдах эрчим хүч, зардлын сорилтыг даван туулахын тулд олон сонирхолтой хэрэглээнд хурдацтай ашиглагдаж байна. SiC нь инновацид онцгой ач холбогдолтой гэж үзсэн нэг салбар бол цахилгаан унадаг дугуй, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) гэх мэт цахилгаанаар бүрэн эсвэл хэсэгчлэн ажилладаг тээврийн хэрэгслүүд байсан юм.
Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь шинэ эд анги, давтамж хувиргагчийг цахилгаан хөдөлгүүрт ашигладаг, батерейны цэнэглэгч ба индукцийн цэнэглэгч, цахилгаан жолоодлого зэрэг туслах ачааллын инвертерийг ашигладаг. Эдгээр системүүд нь өндөр хүчдэлийн батерейг шаарддаг бөгөөд энэ нь цахилгаан машиныг эрт нэвтрүүлэхэд тулгарч буй томоохон саадуудын нэг юм. Гэсэн хэдий ч SiC-ийн тусламжтайгаар цахилгаан эрчим хүчний батерейны хэмжээг багасгахын зэрэгцээ хэрэглэгчийн нийт зардлыг бууруулж, саад бэрхшээлийг бууруулах боломжтой.
Нэмж дурдахад, SiC-ийн дулааны гүйцэтгэл нь автомашин үйлдвэрлэгчдэд цахилгаан тэжээлийн эд ангиудыг хөргөх зардлыг бууруулах боломжийг олгодог. Энэ нь цахилгаан машины жин, өртөгийг бууруулснаар нэмэлт ашиг тусыг өгдөг.
Ирээдүйн SiC
SiC технологи нь цахиурыг орлуулах найдвартай хувилбар гэдгийг өргөнөөр хүлээн зөвшөөрдөг. Өргөн хүрээтэй материал нь тодорхой ачааллын үед шилжих ба дамжуулалтын алдагдлыг бууруулж, дулааны менежментийг эрс сайжруулснаар урьд өмнө байгаагүй эрчим хүчний хэмнэлтийг санал болгодог.
SiC төхөөрөмжүүд нь мөн цөөн тооны гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шаарддаг, илүү найдвартай системийн зохион байгуулалттай, үйлдвэрлэлийн зардал багатай байдаг. Өндөр үр ашигтай, жижиг хэлбэрийн хүчин зүйл, бага жинтэй SiC нь хөргөлтийн шаардлага багатай ухаалаг загвар гаргах боломжийг олгодог. Энэ нь инновацийн асар их боломжийг бий болгож байгаа бөгөөд үйлдвэрлэгчид үүнийг ашиглах шинэ арга замыг хурдан хайж байна.
