यह लेख मुख्य रूप से सिलिकॉन कार्बाइड डायोड के अनुप्रयोग क्षेत्रों और विकास इतिहास का परिचय देता है, और सिलिकॉन कार्बाइड एमओएस ट्यूबों के वर्गीकरण और संरचना की विस्तृत व्याख्या करता है। सिलिकॉन और कार्बन का एकमात्र घटक सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) है, जिसे आमतौर पर एमरी के नाम से जाना जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड प्रकृति में मोइसेनाइट खनिज के रूप में पाया जाता है, लेकिन यह बहुत दुर्लभ है। हालांकि, 1893 से ही अपघर्षक के रूप में बड़ी मात्रा में सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर का उत्पादन किया जा रहा है। सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग सौ वर्षों से अधिक समय से अपघर्षक के रूप में किया जा रहा है, मुख्य रूप से ग्राइंडिंग व्हील और कई अन्य अपघर्षक अनुप्रयोगों में।



SiC का प्रतिरोध तब तक उच्च रहता है जब तक कि थ्रेशोल्ड वोल्टेज (VT) तक नहीं पहुंच जाता। थ्रेशोल्ड वोल्टेज तक पहुंचने के बाद, इसका प्रतिरोध तब तक काफी कम हो जाता है जब तक कि लगाया गया वोल्टेज VT से नीचे नहीं गिर जाता। SiC के सबसे शुरुआती विद्युत अनुप्रयोगों में, जिन्होंने इस गुण का लाभ उठाया, बिजली वितरण प्रणालियों में बिजली अवरोधक (चित्र में दिखाया गया है) शामिल थे।


SiC में वैरिस्टर होने के कारण, SiC स्टेम को उच्च-वोल्टेज लाइनों और ग्राउंड के बीच जोड़ा जा सकता है। यदि बिजली की लाइन पर बिजली गिरती है, तो बिजली आपूर्ति वोल्टेज बढ़ जाता है और SiC अरेस्टर के थ्रेशोल्ड वोल्टेज (VT) से अधिक हो जाता है, जिससे बिजली का करंट ग्राउंड में चला जाता है (बिजली की लाइन में नहीं), और कोई नुकसान नहीं होता। लेकिन ये SiC अरेस्टर बिजली की लाइन के सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज पर बहुत अधिक करंट प्रवाहित करते हैं। इसलिए, स्पार्क गैप को श्रृंखला में जोड़ना आवश्यक है। बिजली गिरने से बिजली की लाइन पर वोल्टेज बढ़ने पर, स्पार्क गैप आयनित होकर बिजली का संचालन करता है, जिससे SiC अरेस्टर बिजली की लाइन और ग्राउंड के बीच प्रभावी रूप से जुड़ जाता है। बाद में, संबंधित कर्मियों ने पाया कि अरेस्टर द्वारा उपयोग किया जाने वाला स्पार्क गैप अविश्वसनीय था। सामग्री की खराबी, धूल या नमक के प्रवेश के कारण, ऐसा हो सकता है कि स्पार्क गैप जरूरत पड़ने पर आर्क उत्पन्न करने में विफल हो जाए या बिजली गिरने के बाद आर्क को बुझाने में विफल हो जाए। सिलिकॉन कार्बाइड अरेस्टर मूल रूप से स्पार्क गैप पर निर्भरता को खत्म करने के लिए डिजाइन किए गए थे, लेकिन उनकी विश्वसनीयता के कारण, गैप वाले सिलिकॉन कार्बाइड अरेस्टर को ज्यादातर जिंक ऑक्साइड कोर गैपलेस वैरिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में SiC

सिलिकॉन कार्बाइड से कई प्रकार के अर्धचालक उपकरण बनाए जाते हैं, जिनमें शॉटकी डायोड (जिन्हें शॉटकी बैरियर डायोड या एसबीडी भी कहा जाता है), जे-टाइप फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (जेएफईटी) और उच्च-शक्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों में उपयोग होने वाले फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर शामिल हैं। कुछ कंपनियों ने सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड चिप्स को पावर इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल में उपयोग करने का प्रयास शुरू कर दिया है। वास्तव में, सिलिकॉन सब्सट्रेट का व्यापक रूप से आईजीबीटी पावर मॉड्यूल और पावर फैक्टर करेक्शन सर्किट में उपयोग किया जाता है।

SiC के लाभ और हानियाँ

सिलिकॉन कार्बाइड आधारित पावर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के आकर्षक होने का एक कारण यह है कि एक निश्चित ब्लॉकिंग वोल्टेज पर, इनकी डोपिंग घनत्व सिलिकॉन आधारित उपकरणों की तुलना में लगभग सौ गुना अधिक होती है। इस प्रकार, कम ऑन-रेज़िस्टेंस के साथ उच्च ब्लॉकिंग वोल्टेज प्राप्त किया जा सकता है। उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए कम ऑन-रेज़िस्टेंस महत्वपूर्ण है क्योंकि ऑन-रेज़िस्टेंस कम होने पर कम ऊष्मा उत्पन्न होती है, जिससे सिस्टम पर थर्मल लोड कम होता है और समग्र दक्षता बढ़ती है।



हालांकि, सिलिकॉन कार्बाइड आधारित इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उत्पादन में कुछ कठिनाइयाँ हैं, और दोषों का निवारण सबसे महत्वपूर्ण मुद्दा बन गया है। इन दोषों के कारण SiC क्रिस्टल से बने घटकों के रिवर्स बैरियर गुण कमज़ोर हो जाते हैं। क्रिस्टल की गुणवत्ता संबंधी समस्याओं के अलावा, सिलिकॉन डाइऑक्साइड और SiC के बीच इंटरफ़ेस संबंधी समस्याएँ भी SiC आधारित पावर MOSFETs और इन्सुलेटेड गेट बाइपोलर क्रिस्टल के विकास में बाधा डालती हैं। सौभाग्य से, उत्पादन में नाइट्राइडिंग तकनीक का उपयोग करके इन इंटरफ़ेस समस्याओं का कारण बनने वाले दोषों को काफी हद तक कम किया जा सकता है।

SiC अपघर्षक डिस्क

सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग आज भी कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में अपघर्षक के रूप में किया जाता है। इसका मुख्य उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में ऑप्टिकल फाइबर के दोनों सिरों को जोड़ने से पहले पॉलिश करने के लिए पॉलिशिंग फिल्म के रूप में होता है। इससे फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर्स को उच्च स्तर की चिकनाई मिलती है, जिससे उनका संचालन सुचारू रूप से होता है। सिलिकॉन कार्बाइड का उत्पादन सौ वर्षों से अधिक समय से हो रहा है, लेकिन विद्युत इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इसका उपयोग हाल ही में शुरू हुआ है। इसके विशेष भौतिक और विद्युत गुणों के कारण, यह उच्च दबाव और उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में अत्यंत उपयोगी है।



आजकल सिलिकॉन कार्बाइड डायोड का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है।



1. सोलर इन्वर्टर।



सिलिकॉन कार्बाइड डायोड सौर ऊर्जा डायोडों की मूल सामग्री हैं और विभिन्न तकनीकी मापदंडों में सामान्य द्विध्रुवीय डायोड तकनीक से श्रेष्ठ हैं। सिलिकॉन कार्बाइड डायोड बहुत तेजी से चालू और बंद होते हैं और सामान्य द्विध्रुवीय डायोड तकनीक से स्विच करते समय इनमें कोई रिवर्स रिकवरी करंट नहीं होता है। रिवर्स रिकवरी करंट के प्रभाव को समाप्त करने के बाद, सिलिकॉन कार्बाइड डायोड ऊर्जा खपत को 70% तक कम कर देते हैं और तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च ऊर्जा दक्षता बनाए रख सकते हैं, जिससे डिजाइनरों को सिस्टम की परिचालन आवृत्ति को अनुकूलित करने में अधिक लचीलापन मिलता है।



2. नई ऊर्जा वाहन चार्जर।



ऑटोमोटिव उत्पाद परीक्षण पास करने के बाद, सिलिकॉन कार्बाइड डायोड का ब्रेकडाउन वोल्टेज 650 वोल्ट तक बढ़ा दिया गया है, जो वोल्टेज क्षतिपूर्ति गुणांक को कम करने के लिए डिजाइनरों और कार निर्माताओं की आवश्यकताओं को पूरा करता है। इससे ऑन-बोर्ड रिचार्जेबल सेमीकंडक्टर घटकों के नाममात्र वोल्टेज और तात्कालिक पीक वोल्टेज के बीच पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन सुनिश्चित होता है। ड्यूल-ट्यूब डायोड उत्पाद स्थान का अधिकतम उपयोग करता है और कार चार्जर का वजन कम करता है।

3. स्विचिंग पावर सप्लाई के फायदे।

सिलिकॉन कार्बाइड डायोड बहुत तेजी से स्विच करते हैं, उच्च आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं और इनमें शून्य रिकवरी और तापमान-स्वतंत्र गुण होते हैं। हमारे कम इंडक्टेंस वाले RP पैकेज का उपयोग करके, इन डायोड को किसी भी प्रकार के फास्ट स्विचिंग डायोड सर्किट या हाई फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर में इस्तेमाल किया जा सकता है।



4. औद्योगिक लाभ।



सिलिकॉन कार्बाइड डायोड: मुख्य रूप से भारी-भरकम मोटरों और औद्योगिक उपकरणों में उच्च-आवृत्ति पावर कन्वर्टर्स में उपयोग किए जाते हैं, जो उच्च दक्षता, उच्च शक्ति और उच्च आवृत्ति के लाभ प्रदान करते हैं।

SiC उपकरण

प्रथम। SiC उपकरणों का वर्गीकरण।



सिलिकॉन कार्बाइड धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर।



सिलिकॉन कार्बाइड विद्युत उपकरणों के अनुसंधान में सिलिकॉन कार्बाइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर सबसे अधिक चर्चा में हैं। आजकल, सिलिकॉन सामग्री सैद्धांतिक प्रदर्शन सीमा के करीब पहुंच रही है, और सिलिकॉन कार्बाइड विद्युत उपकरणों को उनकी उच्च सहनशीलता, कम हानि और उच्च दक्षता के कारण "आदर्श उपकरण" माना जाता है। हालांकि, पिछले सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में, प्रदर्शन और लागत के बीच संतुलन और उच्च तकनीक की आवश्यकता सिलिकॉन कार्बाइड विद्युत उपकरणों के विकास को बढ़ावा देने की कुंजी होगी।



दूसरा, सिलिकॉन कार्बाइड एमओएस की संरचना।



एन+ स्रोत क्षेत्र और धातु ऑक्साइड अर्धचालक फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर को आयन प्रत्यारोपण द्वारा एन+ डोप किया जाता है और 1700°C पर एनिल किया जाता है। एक अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रिया सिलिकॉन कार्बाइड धातु ऑक्साइड अर्धचालक गेट ऑक्साइड का निर्माण है। चूंकि सिलिकॉन कार्बाइड में सिलिकॉन और कार्बन दोनों परमाणु मौजूद होते हैं, इसलिए गेट डाइइलेक्ट्रिक को विकसित करने की एक विशेष विधि की आवश्यकता होती है। ग्रूव संरचना के लाभ निम्नलिखित हैं:



सिलिकॉन कार्बाइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर की खाई संरचना सिलिकॉन कार्बाइड की विशेषताओं का पूरा लाभ उठाने में सक्षम है।



तीसरा, सिलिकॉन कार्बाइड एमओएस के फायदे।



सामान्यतः, सिलिकॉन आईजीबीटी केवल 20 किलोहर्ट्ज़ से कम आवृत्तियों पर ही कार्य कर सकते हैं। सामग्री संबंधी सीमाओं के कारण, उच्च वोल्टेज और उच्च आवृत्ति वाले सिलिकॉन उपकरण बनाना संभव नहीं है। सिलिकॉन कार्बाइड एमओएसएफईटी न केवल 600 वोल्ट से 10 किलोहर्ट्ज़ तक की विस्तृत वोल्टेज सीमा के लिए उपयुक्त हैं, बल्कि इनमें एकध्रुवीय उपकरणों का उत्कृष्ट स्विचिंग प्रदर्शन भी है। सिलिकॉन आईजीबीटी की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर में स्विचिंग सर्किट में करंट टेल न होने पर स्विचिंग हानि कम होती है और ऑपरेटिंग आवृत्तियाँ अधिक होती हैं।



20kHz सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET मॉड्यूल का लॉस 3kHz सिलिकॉन IGBT मॉड्यूल के लॉस का आधा हो सकता है, और 50A सिलिकॉन कार्बाइड मॉड्यूल 150A सिलिकॉन मॉड्यूल की जगह ले सकता है। यह ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी और दक्षता के मामले में सिलिकॉन कार्बाइड मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर के विशाल लाभों को दर्शाता है।



सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET के पैरासिटिक बॉडी डायोड रिवर्स रिकवरी टाइम (trr) और रिवर्स रिकवरी चार्ज (Qrr) बहुत कम होते हैं। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET के पैरासिटिक डायोड का रिवर्स चार्ज, समान वोल्टेज स्पेसिफिकेशन वाले सिलिकॉन-आधारित MOSFET के रिवर्स चार्ज का केवल 5% होता है। ब्रिज सर्किट के लिए (विशेष रूप से जब LLC कनवर्टर रेजोनेंट फ्रीक्वेंसी से ऊपर काम करता है), यह संकेतक डेड टाइम और बॉडी डायोड रिवर्स रिकवरी के कारण होने वाले नुकसान और शोर को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है, और स्विचिंग फ्रीक्वेंसी को बेहतर बनाने में मदद करता है।



चौथा, सिलिकॉन कार्बाइड एमओएस ट्यूबों का अनुप्रयोग!



सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET मॉड्यूल का उपयोग मध्यम और उच्च शक्ति प्रणालियों जैसे फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन, पवन ऊर्जा उत्पादन, इलेक्ट्रिक वाहन और रेल परिवहन में बड़े पैमाने पर किया जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों के उच्च वोल्टेज, उच्च आवृत्ति और उच्च दक्षता के लाभ मौजूदा इलेक्ट्रिक वाहन डिज़ाइनों में उपकरण प्रदर्शन की सीमाओं को तोड़ सकते हैं, जो देश और विदेश में इलेक्ट्रिक वाहनों के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास का केंद्र बिंदु है। उदाहरण के लिए, डेन्सो और टोयोटा द्वारा संयुक्त रूप से विकसित हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (HEV) और शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों (EV) में पावर कंट्रोल यूनिट (PCU) सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET मॉड्यूल का उपयोग करती हैं, जिससे आकार अनुपात 1/5 तक कम हो जाता है। मित्सुबिशी द्वारा विकसित EV मोटर ड्राइव सिस्टम पावर ड्राइव मॉड्यूल को मोटर में एकीकृत करने के लिए SiCMOSFET मॉड्यूल का उपयोग करता है, जिससे एकीकरण और लघुकरण के लक्ष्य प्राप्त होते हैं। उम्मीद है कि आने वाले वर्षों में देश और विदेश में इलेक्ट्रिक वाहनों में सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET मॉड्यूल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा।


वूशी गुओजिंग माइक्रो सेमीकंडक्टर टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड एक उच्च-तकनीकी नवोन्मेषी उद्यम है जो सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) पावर उपकरणों, गैलियम नाइट्राइड (GaN) ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और पारंपरिक एकीकृत परिपथों के अनुसंधान, विकास और औद्योगीकरण के लिए समर्पित है। यह सिलिकॉन कार्बाइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर पर काम करता है। सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड, GaN ऑप्टोकपलर रिले, सिंगल-चिप एकीकृत परिपथ और अन्य उत्पाद चिप्स का डिजाइन, उत्पादन और बिक्री करता है, और संबंधित उत्पादों के समग्र समाधान डिजाइन के लिए सहायक सेवाएं प्रदान करता है। इसका मुख्यालय जियांग्सू प्रांत के वूशी उच्च-तकनीकी विकास क्षेत्र में स्थित है, और शेन्ज़ेन और हांगकांग में इसके अनुसंधान एवं विकास केंद्र, बिक्री सेवा सहायता केंद्र और कार्यालय हैं।



कंपनी के सिलिकॉन कार्बाइड पावर उपकरण 650V/2A-100A, 1200V/2A-90A, 1700V/5A-80A और अन्य श्रृंखलाओं में उपलब्ध हैं। इनका बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हो चुका है और ये अंतरराष्ट्रीय ब्रांडों की उन्नत गुणवत्ता और स्तर के पूरी तरह से समकक्ष हैं। कंपनी ने पूर्ण-धारा और पूर्ण-वोल्टेज सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड और सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET श्रृंखला के उत्पादों को सफलतापूर्वक लॉन्च किया है, और औद्योगिक और ऑटोमोटिव स्तर के विश्वसनीयता परीक्षणों को सफलतापूर्वक पूरा किया है। इनका प्रदर्शन अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उन्नत है। इनका उपयोग सौर इन्वर्टर पावर सप्लाई, नई ऊर्जा इलेक्ट्रिक वाहनों और चार्जिंग पाइल, स्मार्ट ग्रिड, उच्च-आवृत्ति वेल्डिंग, रेल परिवहन, औद्योगिक नियंत्रण विशेष पावर सप्लाई, राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य उद्योग और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। अपनी उच्च गति स्विचिंग और कम ऑन-रेज़िस्टेंस विशेषताओं के कारण, यह उच्च तापमान की स्थितियों में भी उत्कृष्ट विद्युत गुण प्रदर्शित कर सकता है, जिससे स्विचिंग हानि काफी कम हो जाती है, घटक छोटे, हल्के और अधिक कुशल बन जाते हैं, और संपूर्ण प्रणाली की विश्वसनीयता में सुधार होता है। इससे विद्युत वाहनों की अधिकतम शक्ति सीमा में 10% की कमी की जा सकती है, संपूर्ण वाहन का वजन लगभग 5% कम हो सकता है, और जिस चार्जिंग पाइल में इसे उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, उसके उच्च तापमान वाले वातावरण में भी सुरक्षित और स्थिर संचालन प्राप्त किया जा सकता है।



कंपनी की मुख्य अनुसंधान एवं विकास टीम के अधिकांश इंजीनियरों के पास स्नातकोत्तर डिग्री या उससे उच्चतर डिग्री है, और कई पीएचडी धारक परियोजना विकास के लिए जिम्मेदार हैं। कंपनी ने वैज्ञानिक और तकनीकी नवाचार तथा बौद्धिक संपदा प्रबंधन के लिए एक मानकीकृत प्रणाली स्थापित की है। इसने सर्किट डिजाइन, सेमीकंडक्टर उपकरण और प्रक्रिया डिजाइन, विश्वसनीयता डिजाइन, उपकरण मॉडल निष्कर्षण आदि में कई प्रमुख प्रौद्योगिकियां विकसित की हैं, और इसके पास कई अंतरराष्ट्रीय और घरेलू स्वतंत्र आविष्कार पेटेंट हैं।

"देश का सबसे महत्वपूर्ण हथियार, ठोस आधार से शुरुआत करते हुए, आत्म-सुधार, आत्मनिर्भरता और शताब्दी वर्ष की सफलता प्राप्त करना" गुओजिंग माइक्रो सेमीकंडक्टर का साझा लक्ष्य है। हम अपने कर्मचारियों को विकास के लिए उत्कृष्ट अवसर प्रदान करते हैं और अपने ग्राहकों को उच्च गुणवत्ता वाले उत्पाद और सेवाएं प्रदान करते हैं। हम आपके साथ पारस्परिक लाभ वाले भविष्य की हार्दिक आशा रखते हैं।

अस्वीकरण: यह लेख "नेटवर्क" से लिया गया है और बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण का समर्थन करता है। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।

कंपनी का फ़ोन नंबर: +86-0755-83044319
फैक्स: +86-0755-83975897
ईमेल: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 मैनेजर ली

QQ: 332496225 प्रबंधक किउ

पता: कमरा नंबर 809, बिल्डिंग सी, झांताओ टेक्नोलॉजी बिल्डिंग, 1079 मिंझी एवेन्यू, लोंगहुआ न्यू डिस्ट्रिक्ट, शेन्ज़ेन