سلکان کے مقابلے میں سلکان کاربائیڈ کے کیا فوائد ہیں؟

بیان

بجلی وسیع بینڈ گیپ (WBG) مواد جیسے سلکان کاربائیڈ (SiC) اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) کی طرف ترقی کر رہی ہے۔ اگرچہ سلیکون اب بھی مارکیٹ پر حاوی ہے، SiC اور GaN ڈیوائسز جلد ہی زیادہ موثر تکنیکی حل کی نئی نسل کو جنم دیں گے۔یول ڈی کے مطابق، ایک مارکیٹ ریسرچ آرگنائزیشن جس کا صدر دفتر فرانس میں ہے۔ Veloppement کا تخمینہ ہے کہ 2025 تک، SiC آلات کی آمدنی مجموعی پاور الیکٹرانکس مارکیٹ کا 10% سے زیادہ ہو گی، اور GaN آلات کی آمدنی 2% سے تجاوز کر جائے گی۔SiC اجزاء کے معروف سپلائرز میں stmicroelectronics (ST)، Cree/Wolfspeed، Roma، Infineon، On Semiconductor اور Mitsubishi Electric شامل ہیں۔کری نے پہلا تجارتی 900V SiC پاور MOSFET اور Wolfspeed 650V SiC MOSFET پورٹ فولیو متعارف کرایا۔ Microchip اور ROHM دونوں نے SiC MOSFET اور diode کو جاری کیا ہے۔ فیلنگ نے آٹھ 650V CoolSiC MOSFET آلات متعارف کرائے ہیں۔ ہے. .. ہے. اس سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ تمام بڑے مینوفیکچررز کی SiC مواد میں اپنی ترتیب اور ترقی کی حکمت عملی ہوتی ہے۔سلکان پر سلکان کاربائیڈ کی کارکردگی کا کیا فائدہ ہے؟سیلیکون طویل عرصے سے زیادہ تر الیکٹرانک ایپلی کیشنز میں کلیدی سیمی کنڈکٹر مواد رہا ہے، لیکن SiC کے مقابلے میں، یہ غیر موثر ہے۔ آج کل، SiC کو بہت سی ایپلی کیشنز، خاص طور پر الیکٹرک گاڑیوں نے اپنایا ہے، تاکہ اعلی کارکردگی اور زیادہ طاقت والے آلات تیار کرنے کے توانائی اور لاگت کے چیلنجوں کا مقابلہ کیا جا سکے۔SiC خالص سلکان اور کاربن پر مشتمل ہے۔ سلیکون کے مقابلے میں، SiC کے تین فائدے ہیں: زیادہ اہم برفانی تودے کی خرابی فیلڈ کی طاقت، زیادہ تھرمل چالکتا اور وسیع بینڈ گیپ۔SiC میں 3 الیکٹران وولٹ (eV) کا وسیع بینڈ گیپ ہے، اور یہ برفانی تودے کے ٹوٹنے کے بغیر سلیکون کے مقابلے 8 گنا بڑے وولٹیج گریڈینٹ کو برداشت کر سکتا ہے۔ بینڈ گیپ جتنا وسیع ہوگا، زیادہ درجہ حرارت پر رساو کرنٹ اتنا ہی کم ہوگا اور کارکردگی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ تھرمل چالکتا جتنی زیادہ ہوگی، موجودہ کثافت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

شکل 1: سلکان کے مقابلے میں سلیکون کاربائیڈ کی کارکردگی کے فوائد

SiC سبسٹریٹ میں الیکٹرک فیلڈ کی طاقت زیادہ ہوتی ہے، لہذا ایک پتلا بیس ڈھانچہ استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس کی موٹائی سلیکون ایپیٹیکسیل پرت کا صرف دسواں حصہ ہو سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، SiC کی ڈوپنگ ارتکاز سلیکون کے مقابلے میں 2 گنا زیادہ ہے، اس لیے ڈیوائس کی سطح کی مزاحمت کم ہو جاتی ہے، اور ترسیل کا نقصان بھی نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے۔SiC کو ایک ایسی ٹیکنالوجی کے طور پر تسلیم کیا گیا ہے جو قابل اعتماد طریقے سے سلکان کی جگہ لے سکتی ہے۔ پاور ماڈیولز اور پاور انورٹرز کے بہت سے مینوفیکچررز نے اپنے مستقبل کے پروڈکٹ روڈ میپس میں SiC ٹیکنالوجی کو استعمال کرنے کا منصوبہ بنایا ہے۔یہ وسیع بینڈ گیپ ٹیکنالوجی خاص بوجھ کے تحت سوئچنگ نقصان اور ترسیل کے نقصان کو بہت کم کرتی ہے، گرمی کی کھپت کے انتظام کو بہتر بناتی ہے، اور بے مثال توانائی کی کارکردگی فراہم کرتی ہے۔ پاور الیکٹرانک سسٹم میں، گرمی کی کھپت کا ڈیزائن بہت اہم ہے، جو اعلی توانائی کی کثافت کو یقینی بنا سکتا ہے اور سرکٹ کے سائز کو کم کر سکتا ہے. ان ایپلی کیشنز میں، SiC ایک مثالی سیمی کنڈکٹر مواد ہے کیونکہ اس کی تھرمل چالکتا سلکان سیمی کنڈکٹر سے تین گنا زیادہ ہے۔SiC ٹیکنالوجی ہائی پاور والے پروجیکٹس کے لیے موزوں ہے، جیسے موٹرز، ڈرائیورز اور انورٹرز۔ الیکٹرک ڈرائیور مینوفیکچررز کنورٹر کی زیادہ سوئچنگ فریکوئنسی کی مانگ کو پورا کرنے کے لیے نئے ڈرائیونگ سرکٹس تیار کر رہے ہیں، اور برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کو کم کرنے کے لیے زیادہ پیچیدہ اور ذہین ٹوپولوجی اپنا رہے ہیں۔SiC ڈیوائسز کو کم بیرونی اجزاء، زیادہ قابل اعتماد سسٹم لے آؤٹ اور کم مینوفیکچرنگ لاگت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اعلی کارکردگی، چھوٹے مجموعی سائز اور ہلکے وزن کے ساتھ، ذہین ڈیزائن کی ٹھنڈک کی ضروریات اسی طرح کم ہو جاتی ہیں۔سلکان کاربائیڈ کی درخواست

الیکٹرک کار / ہائبرڈ کار

کئی آٹوموبائل مینوفیکچررز نے نئے پاور تصورات کا استعمال کرتے ہوئے مارکیٹ میں ہائبرڈ اور الیکٹرک گاڑیاں متعارف کرانے میں پیش قدمی کی ہے۔ ان گاڑیوں میں نئے آلات اور سسٹمز شامل ہیں، جیسے انجنوں کو طاقت دینے کے لیے فریکوئنسی کنورٹرز (300kW تک)، 3.6kW سے 22kW گاڑی کے بیٹری چارجرز، 3.6kW سے 22kW انڈکشن چارجرز (وائرلیس چارجنگ)، 5kW تک کے DC/DC کنورٹرز، اور انورٹرز۔ معاون بوجھ جیسے ایئر کنڈیشنر اور پاور اسٹیئرنگ سسٹم کے لیے۔ہائی وولٹیج بیٹری ہائبرڈ اور الیکٹرک گاڑیوں کی ترقی میں اہم رکاوٹوں میں سے ایک ہے۔ SiC کا استعمال کرتے ہوئے، آٹوموبائل مینوفیکچررز بیٹری کے سائز اور الیکٹرک گاڑیوں کی کل لاگت کو کم کر سکتے ہیں۔اس کے علاوہ، چونکہ SiC کی گرمی کی کھپت کی کارکردگی اچھی ہے، اس لیے مینوفیکچررز کولنگ پاور ٹرین ڈیوائسز کی لاگت کو بھی کم کر سکتے ہیں۔ اس سے الیکٹرک گاڑیوں کے وزن اور قیمت کو کم کرنے میں مدد ملتی ہے۔الیکٹرک گاڑی/ہائبرڈ گاڑی بھی آنسن سیمی کنڈکٹر کی SiC اسٹریٹجک کلیدی مارکیٹوں میں سے ایک ہے۔ حال ہی میں منعقدہ "Anson Semiconductor Silicon Carbide Strategy and Scheme" کی آن لائن میڈیا ایکسچینج میٹنگ میں، کمپنی کے پاور سپلائی سکیم ڈپارٹمنٹ کے پروڈکٹ مارکیٹنگ مینیجر Wang Limin نے کہا،الیکٹرک گاڑی سلکان کاربائیڈ کی اہم قوتوں میں سے ایک ہے، جو سلیکون کاربائیڈ کی کل مارکیٹ صلاحیت کا تقریباً 60 فیصد ہے۔ مین ڈرائیو، OBC اور DC-DC میں استعمال ہونے والے سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز کی کارکردگی کو بہت بہتر بنایا جا سکتا ہے، لہذا یہ برقی گاڑیوں کی برداشت کو بڑھا سکتا ہے۔ ان فوائد کی بنیاد پر، اس وقت مین ڈرائیو انورٹر کے تقریباً تمام مینوفیکچررز سلیکون کاربائیڈ کو مرکزی ڈرائیو کی سمت کے طور پر لیتے ہیں۔

شکل 2: الیکٹرک گاڑی سلکان کاربائیڈ کی اہم قوتوں میں سے ایک ہے۔

گاڑی کے چارجر میں مختلف پاور کنورژن ڈیوائسز ہوتے ہیں، جیسے کہ ڈائیوڈس اور MOSFET۔ اس کا مقصد چھوٹے سائز کے غیر فعال اجزاء کا استعمال کرتے ہوئے پاور الیکٹرانک سرکٹس کے حجم کو چھوٹا کرنا ہے، تاکہ ان سب کو ایک ساتھ مربوط کیا جا سکے۔یہ مقصد حاصل کیا جا سکتا ہے اگر استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹر آلات کو ایک ہی سرکٹ میں ہائی سوئچنگ فریکوئنسی کے ساتھ کنٹرول کیا جا سکے۔ تاہم، سلکان کی خراب گرمی کی کھپت کی کارکردگی کی وجہ سے، ہائی سوئچنگ فریکوئنسی حل مناسب نہیں ہے. SiC MOSFET ایسی ایپلی کیشنز کے لیے ایک مثالی حل فراہم کرتا ہے۔اس وقت، زیادہ تر OBC اور DC-DC مینوفیکچررز سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کو اعلی کارکردگی، ہائی وولٹیج اور ہائی فریکوئنسی پاور ڈیوائسز کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔وانگ لیمن، مثال کے طور پر،کیلیفورنیا نے 5 تک سڑک پر 2030 ملین الیکٹرک گاڑیوں کا ہدف حاصل کرنے کے لیے ایک ایگزیکٹو آرڈر پر دستخط کیے ہیں۔یورپ میں تمام الیکٹرک گاڑیوں کے لیے ایندھن کی گاڑیاں بدلنے کا ٹائم ٹیبل بھی ہے۔چین کے بڑے پہلے درجے کے شہروں میں الیکٹرک گاڑیوں کو مفت میں لائسنس دیا جا سکتا ہے۔ان تمام پالیسیوں نے الیکٹرک گاڑیوں کی خاطر خواہ ترقی کو فروغ دیا ہے، اور ہائی وولٹیج، ہائی فریکوئنسی اور اعلی کارکردگی والے آلات کے لیے الیکٹرک گاڑیوں کی مانگ نے بھی سلیکون کاربائیڈ مارکیٹ کی خاطر خواہ ترقی کو فروغ دیا ہے۔5G پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی5G پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی (SMPS) فیلڈ آنسن سیمی کنڈکٹر کے لیے سلکان کاربائیڈ کی دوسری اسٹریٹجک مارکیٹ ہے۔روایتی سوئچنگ پاور سپلائی فیلڈ بوسٹ اور ہائی وولٹیج پاور سپلائی ہے، جس میں بجلی کی کثافت کے لیے ہمیشہ زیادہ تقاضے ہوتے ہیں۔ مواصلاتی بجلی کی فراہمی کے ابتدائی گولڈ اسٹینڈرڈ اور سلور اسٹینڈرڈ سے لے کر موجودہ 5G کمیونیکیشن پاور سپلائی اور کلاؤڈ ڈیٹا سینٹر پاور سپلائی تک، ان سب میں اعلی توانائی کی کارکردگی کے لیے اعلیٰ تقاضے ہیں۔"سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز میں کوئی ریورس ریکوری نہیں ہے، جو بجلی کی فراہمی کو توانائی کو موثر بناتی ہے، جو 98 فیصد تک پہنچ سکتی ہے۔ اور 5G پاور سپلائی اس وقت سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی سب سے روایتی اور نسبتاً بڑی مارکیٹ ہے۔ " وانگ لیمن نے کہا۔

شکل 3: سلکان کاربائیڈ کو 5G پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔

الیکٹرک گاڑی چارجنگ کا ڈھیرالیکٹرک وہیکل چارجنگ پائل بھی سلیکون کاربائیڈ کے لیے ہماری اسٹریٹجک مارکیٹوں میں سے ایک ہے۔ ڈھیروں کو چارج کرنے کی بہت سی اسکیمیں ہیں، اور اب صارفین ڈی سی فاسٹ چارجنگ میں سب سے زیادہ دلچسپی رکھتے ہیں۔تیز رفتار DC چارجنگ کے ساتھ چارجنگ پائل کو بہت بڑی چارجنگ پاور اور بہت زیادہ چارجنگ کی کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے، ان سب کو ہائی وولٹیج سے پورا کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔الیکٹرک وہیکل چارجنگ پائل کے اطلاق میں، چاہے سلیکان کاربائیڈ بوسٹ میں ہو یا آؤٹ پٹ ڈائیوڈ، مین سوئچ کا استعمال کرتے ہوئے سلیکون کاربائیڈ MOSFET کی بہت سی چارجنگ پائل سکیمیں ہیں، اور ان کے اطلاق کے امکانات بہت وسیع ہیں۔

شکل 4: الیکٹرک وہیکل چارجنگ پائل بھی سلکان کاربائیڈ کی ایپلی کیشن فیلڈ ہے۔

سولر انورٹر

سولر انورٹر کے میدان میں، سلکان کاربائیڈ ڈائیوڈ کا استعمال بھی بہت زیادہ ہے۔ سولر انورٹرز کی تنصیب ہر سال بڑھتی رہتی ہے، اور اندازہ لگایا گیا ہے کہ اگلے 15-1 سالوں میں 10% توانائی (فی الحال 15%) شمسی توانائی سے آئے گی۔ شمسی توانائی مفت اور ناقابل استعمال ہے۔ گھریلو پالیسیاں متعارف کرائی گئی ہیں، اور افراد ریاستی گرڈ کو شمسی توانائی فروخت کر سکتے ہیں۔"سلیکون کاربائیڈ سیمی کنڈکٹر کو سولر انورٹر کے فروغ پر لگایا جا سکتا ہے۔ سولر انورٹر کی لاگت کو بہتر بنانے کے ساتھ، بہت سے مینوفیکچررز اصل تھری لیول (انورٹر) کنٹرول کمپلیکس سرکٹ کو تبدیل کرنے کے لیے سلکان کاربائیڈ MOSFET کو مرکزی انورٹر ڈیوائس کے طور پر استعمال کریں گے۔ " وانگ لیمن نے کہا، "پالیسی ڈرائیونگ کے لحاظ سے، یورپی یونین کے پاس 20-20-20 کا ہدف ہے، یعنی 2020 تک، توانائی کی کارکردگی میں 20 فیصد اضافہ کیا جائے گا، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج میں 20 فیصد کمی کی جائے گی، اور قابل تجدید توانائی۔ 20 فیصد تک پہنچ جائے گا۔ NEA نے 20 تک چین کی توانائی کی طلب کے 2030% کو پورا کرنے کے لیے صاف توانائی کا ہدف بھی مقرر کیا ہے۔"

شکل 5: سولر انورٹر میں سلکان کاربائیڈ کا اطلاق

ٹیگ

طویل مدتی وشوسنییتا SiC MOSFET کی علامت بن گئی ہے۔ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچررز کا اگلا کام ملٹی چپ پاور ماڈیولز یا ہائبرڈ ماڈیولز تیار کرنا ہے، روایتی سلکان ٹرانجسٹرز اور سی سی ڈائیوڈس کو ایک ہی جسمانی ڈیوائس پر مربوط کرنا ہے۔ زیادہ بریک ڈاؤن وولٹیج کے ساتھ، یہ ماڈیول زیادہ درجہ حرارت پر کام کر سکتے ہیں۔ وہ سامان کے سائز کو مزید کم کرتے ہوئے اعلی کارکردگی بھی فراہم کرسکتے ہیں۔موجودہ مارکیٹ قیمت کے نقطہ نظر سے، SiC MOSFET کو سلیکون IGBT پر سسٹم لیول کا فائدہ ہے۔ مزید برآں، 150mm ویفر مینوفیکچرنگ کو وسیع پیمانے پر اپنانے کے ساتھ، یہ توقع کی جاتی ہے کہ SiC MOSFET کی قیمت میں کمی ہوتی رہے گی۔کچھ مینوفیکچررز نے 200 ملی میٹر (8 انچ) ویفر تیار کرنا شروع کر دیا ہے۔ ویفر کے سائز میں اضافے کے ساتھ، فی ڈائی لاگت کم ہو جائے گی، لیکن پیداوار بھی کم ہو سکتی ہے. لہذا، مینوفیکچررز کو مسلسل اپنے عمل کو بہتر بنانا ہوگا.تاہم، SiC ڈیوائسز کی اعلیٰ مینوفیکچرنگ لاگت اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی کمی کی وجہ سے، بڑے پیمانے پر استعمال کرنا مشکل ہے۔ SiC آلات کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے اچھی طرح سے ڈیزائن کیے گئے مضبوط فن تعمیر اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ویفر ٹیسٹنگ میں، ٹیسٹ شدہ آلات کا سائز میں چھوٹا ہونا اور زیادہ کرنٹ اور وولٹیج کی حد میں کام کرنا ضروری ہے۔ان مسائل کے حل ہونے کے بعد، OEM ڈیزائنرز مزید SiC ڈیوائسز کو اپنائیں گے، ان کی اچھی برقی خصوصیات کا بھرپور استعمال کریں گے، سسٹم کی لاگت کو بہت کم کریں گے اور مجموعی کارکردگی کو بہتر بنائیں گے۔

دستبرداری: یہ مضمون "الیکٹرانک کے شوقین" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور شیئر کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرتے وقت براہ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا ٹیلی فون: +86-0755-83044319
فیکس/فیکس:+86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 منیجر Qiu
پتہ: کمرہ 809، بلاک سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین