تعارف: Gallium Nitride (GaN) اور Silicon Carbide (SiC) تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹرز کے لیے بہترین مادی طبعی خصوصیات رکھتے ہیں، جو بجلی کے الیکٹرانک آلات کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے زیادہ گنجائش فراہم کرتے ہیں۔ پاور سپلائی سسٹم کے سب سے بنیادی سیمی کنڈکٹر جزو کے طور پر، SiC پاور ڈیوائسز نے وسیع پیمانے پر فوجی اور سویلین ایپلیکیشن کے منظرناموں میں طاقت اور توانائی کی کارکردگی کو بہت بہتر کیا ہے، جیسے کہ الیکٹرک گاڑیاں، تیز رفتار ریل، سولر اور ونڈ انرجی گرڈ کنکشن، UPS بلاتعطل بجلی کی فراہمی، برقی مقناطیسی اخراج اور توانائی کے نئے شعبے، مارکیٹ کے نئے پسندیدہ اور نئے شعبے بن گئے ہیں۔    
           

شروع سے پہلے چیٹ کریں۔

تھرڈ جنریشن آدھی پاور ڈیوائسز کی اہمیت طاقت کو بڑھانا، کارکردگی کو بڑھانا اور سائز کو کم کرنا ہے، جسے نظرانداز نہیں کیا جا سکتا۔ ملک آہستہ آہستہ سیمی کنڈکٹر فیلڈ پر زیادہ توجہ دے رہا ہے، اور کیپٹل مارکیٹ بھی توجہ دینے لگی ہے۔ خاص طور پر جاری تجارتی جنگ میں، ہر کوئی بجلی کے آلات کی آزادانہ پیداوار کی اہمیت سے بھی زیادہ واقف ہے۔ بالکل اسی طرح جیسے کھیل میں ضروری سامان، نمونے کی ترکیب کے لیے، پاور ڈیوائسز کا عنصر ایک ایسا موضوع ہے جس سے کوئی فرق نہیں پڑتا۔ آج کل، تیسری نسل کے نصف پاور ڈیوائس سیکٹر میں گھریلو ٹیمیں بھی ابھری ہیں اور انتہائی جاندار ہیں۔ ان میں سے Pinejie کمپنی نے بہترین کارکردگی کے ساتھ سلیکون کاربائیڈ پاور ڈیوائسز تیار کی ہیں۔  
آئیے رسمی طور پر SiC کی شاندار کارکردگی کے پہلوؤں پر بات کرتے ہیں۔  
           

پاور ڈیوائس کی نقصان کی قیمت

پاور ڈیوائس کی کارکردگی کا اہم اشارہ اس کے کل نقصان سے زیادہ کچھ نہیں ہے، جو دو حصوں پر مشتمل ہے۔ ایک ہے۔ترسیل کا نقصان(کنڈکشن لاسس) ایک ہے۔سوئچنگ نقصانات(سوئچنگ نقصان)۔ دوسرے لفظوں میں، نقصان جتنا کم ہوگا، کارکردگی اتنی ہی زیادہ ہوگی، جس کے نتیجے میں چھوٹے سائز، اعلی کارکردگی اور ہلکے وزن میں اضافہ ہوگا، جو جدید اطلاق کی ضروریات کے لیے زیادہ موزوں ہے۔ مثال کے طور پر، ٹیسلا ماڈل 3 کی قیمت کو 250,000 تک کم کرنے کی ایک اہم وجہ یہ ہے کہ انہوں نے ایک SiC سلوشن استعمال کیا، جس سے بیٹری کی کارکردگی بہتر ہوئی اور سائز اور وزن کم ہوا، اس طرح دیگر اخراجات کم ہوئے۔

ایپلیکیشن وینڈرز اور کیپٹل پارٹیوں کو یہ سمجھنے میں مدد کرنے کے لیے کہ پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور ان کے اہم پیرامیٹرز کا انڈسٹری میں موازنہ اور جائزہ کیسے لیا جاتا ہے، ہم ہر ایک کا افقی طور پر موازنہ کریں گے اور ذیل میں ہر کمپنی کے SiC MOSFET ڈیوائس پروڈکٹس کے تکنیکی فوائد اور نقصانات پر مختصر تبصرہ کریں گے۔  
           

                           派恩杰参数领先

پاور الیکٹرانکس ایپلی کیشنز کی پرانی نسل میں، کم سوئچنگ فریکوئنسی کی وجہ سے، ترسیل کا نقصان ایک غالب کردار ادا کرتا ہے۔ اس صنعت کا ایک موجد اور نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کے ماہر تعلیمپروفیسر جینت بی بالیگا(اس کے بعد بشین کہا جاتا ہے) 1989 کے اوائل میں، بجلی کے آلات کی ترسیل کے نقصان کا اندازہ کرنے کے لیے ایک معیار کا عنصر تجویز کیا گیا تھا۔

(دیکھیں [i])، ε سیمی کنڈکٹر مواد کا ڈائی الیکٹرک مستقل کہاں ہے، μ الیکٹران کی نقل و حرکت ہے،E_Cبریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ ہے۔ باشین کے فارمولے کے مطابق، اگر ہم سلیکون میٹریل کے BFM فیکٹر کو 1 یونٹ کے طور پر لیں، تو SiC میٹریل کا BFM فیکٹر 231 یونٹ ہے۔ کیا بات ہے؟ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ جب ایک ہی ہائی وولٹیج کے ساتھ ملٹی سب پاور ڈیوائسز (MOSFETs، Schottky diodes، وغیرہ) بناتے ہیں، تو SiC میٹریل کی آن ریزسٹنس 230 گنا کم ہوتی ہے! اس کا مطلب ہے کہ اسی کرنٹ کے تحت SiC ڈیوائسز کی ترسیل کا نقصان سلیکون ڈیوائسز کے مقابلے میں 230 گنا کم ہے! سلیکون کی نسبت GaN کا نارملائزڈ BFM 2097 ہے، اور Ga2O3 کا 6170 ہے! عام آدمی کی شرائط میں اس کا خلاصہ کرنے کے لئے، با شین نے 1980 کی دہائی کے اوائل میں ہی پیشین گوئی کی تھی،پاور سیمی کنڈکٹرز کے مستقبل پر وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز کا غلبہ ہونا چاہیے۔!
 

 

تصویر i
 
 

جینت بی بالیگا   
پچھلے 20 سالوں میں پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، لوگوں نے پایا ہے کہ سوئچ کی زیادہ سوئچنگ فریکوئنسی سرکٹ میں غیر فعال اجزاء جیسے کیپسیٹرز اور انڈکٹرز کے استعمال کو کم کر سکتی ہے، اور سسٹم کے حجم اور وزن کو کم کر سکتی ہے۔ تاہم، جیسے جیسے سسٹم فریکوئنسی میں اضافہ ہوتا ہے، پاور ڈیوائسز کے سوئچنگ نقصانات تیزی سے اہم ہوتے جاتے ہیں، اور مطلوبہ کولنگ سسٹم کی لاگت اور حجم بھی اسی حساب سے بڑھتا ہے، جس کے نتیجے میں سسٹم فریکوئنسی میں مزید اضافہ کرکے نمایاں طور پر بہتر نہیں ہو پاتا۔ ایک اور مشہور پروفیسر،ایلکس کیو ہوانگ، 2004 میں، ایک کوالٹی فیکٹر تجویز کیا جو آلے کی ترسیل کے نقصان اور سوئچنگ کے نقصان کا جامع جائزہ لیتا ہے۔

(دیکھیں [ii])، جہاں R_{ds، پر}ڈیوائس کی آن مزاحمت ہے، ترسیل کے نقصان کے متناسب، Q_gdیہ ڈیوائس کے گیٹ ٹو ڈرین ملر کیپیسیٹینس میں ذخیرہ شدہ چارج ہے اور سوئچنگ نقصان کے متناسب ہے۔ ایک ہی وقت میں، کیونکہ R_{ds، پر}آلے کے رقبے کے الٹا متناسب، Q_gdڈیوائس کے رقبے کے متناسب، ان کی پروڈکٹ صرف ڈیوائس کے علاقے (یا لاگت) کے اثر کو ختم کرتی ہے، جو کہ ہائی فریکوئنسی آپریشن کے تحت ڈیوائس کے مجموعی نقصان کی سطح کو ظاہر کرتی ہے۔ عام آدمی کی شرائط میں، HDFM کوالٹی فیکٹر جتنا چھوٹا ہوگا، ڈیوائس کا مجموعی معیار اتنا ہی بہتر ہوگا۔نقصان جتنا چھوٹا ہوگا، کارکردگی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ !
 
 

ایلکس کیو ہوانگ  
اس طریقہ کو استعمال کرتے ہوئے، آئیے مارکیٹ میں بڑے SiC MOSFET سپلائرز کی مصنوعات کی کارکردگی کا موازنہ کریں:
     

فیکٹری	Infineon	اطالوی قانون	کوری	روما	پائن جے	ایک گھریلو برانڈ
نکالنے	یورپ	یورپ	امریکا	جاپان	چین	چین
ٹیکنالوجی پلیٹ فارم	پہلی نسل کی خندق	دوسری نسل کا ہوائی جہاز	تیسری نسل کا ہوائی جہاز	تیسری نسل کی خندق	تیسری نسل کا ہوائی جہاز	نہیں؟ نسل طیارہ
Rds, on (m?)	90	60	75	80	80	80
Qgd (nC)	5	35	20	25	9.3	54
	21.2	45.8	38.7	44.7	27.3	65.7
معمول کے مطابق ایچ ڈی ایف ایم	1	2.16	1.83	2.11	1.29	3.10
*مذکورہ بالا ڈیٹا انٹرنیٹ پر عوامی طور پر ڈاؤن لوڈ کے قابل ڈیٹا شیٹ سے آتا ہے۔

آئیے پہلے اس موازنہ ٹیبل کے ذریعے نتیجہ اخذ کرتے ہیں۔پلانر MOS ٹیکنالوجی میں، گھریلو برانڈ کے طور پر، Pinejie Semiconductor کی مصنوعات پہلے سے ہی عالمی سطح پر ہیں، اور پیچیدہ عمل کے ساتھ trench MOS ٹیکنالوجی کے بہت قریب ہیں!مثالی حالات میں، اسی ایپلی کیشن کے منظر نامے کے لیے، اگر Infineon کی تازہ ترین CoolSiC ڈیوائس کو ایک بینچ مارک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور ڈیوائس کی مجموعی بجلی کی کھپت کم از کم 10W ہے، Penjie کے SiC MOSFET کی بجلی کی کھپت 12.9W ہے، کیروئی کی مصنوعات کی بجلی کی کھپت 18.3W کی پاور کی کھپت ہے۔ STMicroelectronics and Rohm 21W کے قریب ہے، اور گھریلو برانڈ کی بجلی کی کھپت 31W ہے۔

نتیجہ

نقل و حمل کی گاڑیوں، نئے بنیادی ڈھانچے اور دیگر منصوبوں کی برقی کاری کے ذریعے کارفرما، سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز بڑے پاور پلانٹس کی اسٹریٹجک ترتیب کا مرکز بن جائیں گی۔ Tesla STMicroelectronics کے ساتھ مکمل تعاون کرتا ہے، اور Volkswagen Corey... پاور پلانٹس جو SiC پاور ڈیوائسز کی جدید ترین ٹیکنالوجی اور پیداواری صلاحیت سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں، لاجواب اسٹریٹجک فوائد حاصل کریں گے۔

ڈس کلیمر: یہ مضمون "کیمیا ماہرین کی تین اور آدھی نسلوں" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے، جو املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کرتا ہے۔ براہ کرم دوبارہ پرنٹ کے 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 فون نمبر: +86-0755-83044319
فیکس/FAX: +86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی

QQ: 332496225 منیجر Qiu

پتہ: کمرہ 809، بلڈنگ سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین