ເປັນຫຍັງເວເຟີ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າພະລັງງານລຸ້ນຕໍ່ໄປ

1. ຈາກຊິລິກອນໄປສູ່ຊິລິກອນຄາໄບ: ການປ່ຽນແປງແບບຢ່າງໃນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ

ເປັນເວລາຫຼາຍກວ່າເຄິ່ງສະຕະວັດແລ້ວ, ຊິລິກອນໄດ້ເປັນກະດູກສັນຫຼັງຂອງເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຍ້ອນວ່າຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ລະບົບພະລັງງານທົດແທນ, ສູນຂໍ້ມູນ AI, ແລະ ແພລດຟອມການບິນອະວະກາດຍູ້ໄປສູ່ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ສູງຂຶ້ນ, ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຊິລິກອນກຳລັງເຂົ້າໃກ້ຂີດຈຳກັດທາງກາຍະພາບພື້ນຖານຂອງມັນ.

ຊິລິກອນຄາໄບ (SiC), ເປັນເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ມີແຖບຄວາມຖີ່ກ້ວາງທີ່ມີແຖບຄວາມຖີ່ປະມານ 3.26 eV (4H-SiC), ໄດ້ກາຍເປັນວິທີແກ້ໄຂໃນລະດັບວັດສະດຸແທນທີ່ຈະເປັນວິທີແກ້ໄຂລະດັບວົງຈອນ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານປະສິດທິພາບທີ່ແທ້ຈິງຂອງອຸປະກອນ SiC ບໍ່ໄດ້ຖືກກໍານົດໂດຍຕົວວັດສະດຸເອງເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ໂດຍຄວາມບໍລິສຸດຂອງເວເຟີ SiCອຸປະກອນໃດແດ່ທີ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນມາ.

ໃນເຄື່ອງອີເລັກໂທຣນິກພະລັງງານລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ແຜ່ນເວເຟີ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງບໍ່ແມ່ນສິ່ງຟຸ່ມເຟືອຍ - ພວກມັນເປັນສິ່ງຈຳເປັນ.

2. “ຄວາມບໍລິສຸດສູງ” ໝາຍຄວາມວ່າແນວໃດແທ້ໃນເວເຟີ SiC

ໃນສະພາບການຂອງແຜ່ນ SiC, ຄວາມບໍລິສຸດຂະຫຍາຍໄປໄກກວ່າອົງປະກອບທາງເຄມີ. ມັນເປັນພາລາມິເຕີວັດສະດຸຫຼາຍມິຕິ, ລວມທັງ:

• ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານເຈືອປົນທີ່ບໍ່ຕັ້ງໃຈຕໍ່າຫຼາຍ

• ການສະກັດກັ້ນສິ່ງເຈືອປົນໂລຫະ (Fe, Ni, V, Ti)

• ການຄວບຄຸມຈຸດບົກຜ່ອງພາຍໃນ (ຕຳແໜ່ງວ່າງ, ຕຳແໜ່ງຕ້ານ)

• ການຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານຜລຶກທີ່ຂະຫຍາຍອອກ

ເຖິງແມ່ນວ່າສິ່ງເຈືອປົນທີ່ມີຮ່ອງຮອຍຢູ່ໃນລະດັບສ່ວນຕໍ່ພັນລ້ານ (ppb) ກໍ່ສາມາດນຳເອົາລະດັບພະລັງງານທີ່ເລິກເຊິ່ງເຂົ້າໄປໃນຊ່ອງຫວ່າງແຖບ, ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນກັບດັກຕົວນຳ ຫຼື ເສັ້ນທາງຮົ່ວໄຫຼ. ບໍ່ເຫມືອນກັບຊິລິໂຄນ, ບ່ອນທີ່ຄວາມທົນທານຕໍ່ສິ່ງເຈືອປົນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຍອມຮັບໄດ້, ຊ່ອງຫວ່າງແຖບທີ່ກວ້າງຂອງ SiC ເພີ່ມຜົນກະທົບທາງໄຟຟ້າຂອງທຸກໆຂໍ້ບົກພ່ອງ.

3. ຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ຟີຊິກສາດຂອງການດຳເນີນງານແຮງດັນສູງ

ຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງອຸປະກອນພະລັງງານ SiC ແມ່ນຢູ່ໃນຄວາມສາມາດໃນການຮັກສາສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຮຸນແຮງ - ສູງກວ່າຊິລິໂຄນເຖິງສິບເທົ່າ. ຄວາມສາມາດນີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບການແຈກຢາຍສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເປັນເອກະພາບ, ເຊິ່ງຕ້ອງໃຊ້:

• ຄວາມຕ້ານທານທີ່ເປັນເອກະພາບສູງ

• ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ໝັ້ນຄົງ ແລະ ຄາດເດົາໄດ້ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ

• ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກັບດັກລະດັບຄວາມເລິກຕໍ່າສຸດ

ສິ່ງເຈືອປົນລົບກວນຄວາມສົມດຸນນີ້. ພວກມັນບິດເບືອນສະໜາມໄຟຟ້າໃນທ້ອງຖິ່ນ, ເຊິ່ງນຳໄປສູ່:

• ການແຕກຫັກກ່ອນໄວອັນຄວນ

• ກະແສໄຟຟ້າຮົ່ວໄຫຼເພີ່ມຂຶ້ນ

• ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າບລັອກຫຼຸດລົງ

ໃນອຸປະກອນແຮງດັນສູງພິເສດ (≥1200 V, ≥1700 V), ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງອຸປະກອນມັກຈະເກີດຈາກຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ເກີດຈາກສິ່ງປົນເປື້ອນພຽງຢ່າງດຽວ, ບໍ່ແມ່ນມາຈາກຄຸນນະພາບຂອງວັດສະດຸໂດຍສະເລ່ຍ.

4. ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນ: ຄວາມບໍລິສຸດຄືກັບອ່າງລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ

SiC ມີຊື່ສຽງຍ້ອນຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການໃຊ້ງານທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 200 °C. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ສິ່ງເຈືອປົນເຮັດໜ້າທີ່ເປັນສູນກາງການກະແຈກກະຈາຍໂຟນອນ, ເຮັດໃຫ້ການຂົນສົ່ງຄວາມຮ້ອນຫຼຸດລົງໃນລະດັບຈຸລະທັດ.

ເວເຟີ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຊ່ວຍໃຫ້:

• ອຸນຫະພູມຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຕ່ຳກວ່າທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານດຽວກັນ

• ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຈາກການຮົ່ວໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນ

• ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອຸປະກອນທີ່ຍາວນານກວ່າພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນຮອບວຽນ

ໃນທາງປະຕິບັດ, ນີ້ໝາຍເຖິງລະບົບເຮັດຄວາມເຢັນຂະໜາດນ້ອຍກວ່າ, ໂມດູນພະລັງງານທີ່ເບົາກວ່າ, ແລະ ປະສິດທິພາບລະດັບລະບົບທີ່ສູງຂຶ້ນ - ຕົວຊີ້ວັດທີ່ສຳຄັນໃນລົດໄຟຟ້າ ແລະ ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າໃນການບິນອະວະກາດ.

5. ຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ຜົນຜະລິດຂອງອຸປະກອນ: ເສດຖະກິດຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງ

ໃນຂະນະທີ່ການຜະລິດ SiC ກ້າວໄປສູ່ແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດ 8 ນິ້ວ ແລະ ໃນທີ່ສຸດກໍ່ເປັນແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດ 12 ນິ້ວ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຈະເພີ່ມຂຶ້ນແບບບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ຕາມພື້ນທີ່ແຜ່ນເວເຟີ. ໃນລະບອບນີ້, ຄວາມບໍລິສຸດກາຍເປັນຕົວແປທາງເສດຖະກິດ, ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນຕົວແປທາງດ້ານເຕັກນິກເທົ່ານັ້ນ.

ເວເຟີທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງສະໜອງ:

• ຄວາມສະໝໍ່າສະເໝີຂອງຊັ້ນ epitaxial ທີ່ສູງຂຶ້ນ

• ປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງອິນເຕີເຟດ MOS

• ຜົນຜະລິດຂອງອຸປະກອນຕໍ່ແຜ່ນເວເຟີສູງຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ

ສຳລັບຜູ້ຜະລິດ, ສິ່ງນີ້ແປໂດຍກົງວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່ແອມແປຕ່ຳກວ່າ, ເຊິ່ງເລັ່ງການຮັບຮອງເອົາ SiC ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເຊັ່ນ: ເຄື່ອງສາກໄຟໃນຕົວ ແລະ ອິນເວີເຕີອຸດສາຫະກຳ.

6. ເປີດໃຊ້ຄື້ນຕໍ່ໄປ: ນອກເໜືອໄປຈາກອຸປະກອນພະລັງງານແບບດັ້ງເດີມ

ເວເຟີ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງບໍ່ພຽງແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ MOSFETs ແລະ ໄດໂອດ Schottky ໃນປະຈຸບັນເທົ່ານັ້ນ. ພວກມັນຍັງເປັນພື້ນຖານທີ່ເອື້ອອຳນວຍສຳລັບສະຖາປັດຕະຍະກຳໃນອະນາຄົດ, ລວມທັງ:

• ເບຣກເກີວົງຈອນສະຖານະແຂງໄວພິເສດ

• IC ພະລັງງານຄວາມຖີ່ສູງສຳລັບສູນຂໍ້ມູນ AI

• ອຸປະກອນພະລັງງານລັງສີແຂງສຳລັບພາລະກິດອະວະກາດ

• ການເຊື່ອມໂຍງແບບກ້ອນດຽວຂອງໜ້າທີ່ພະລັງງານ ແລະ ການຮັບຮູ້

ແອັບພລິເຄຊັນເຫຼົ່ານີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມສາມາດໃນການຄາດຄະເນວັດສະດຸຢ່າງຮຸນແຮງ, ບ່ອນທີ່ຄວາມບໍລິສຸດແມ່ນພື້ນຖານທີ່ຟີຊິກອຸປະກອນທີ່ກ້າວໜ້າສາມາດວິສະວະກຳໄດ້ຢ່າງໜ້າເຊື່ອຖື.

7. ສະຫຼຸບ: ຄວາມບໍລິສຸດເປັນຕົວກະຕຸ້ນເຕັກໂນໂລຢີຍຸດທະສາດ

ໃນເຄື່ອງອີເລັກໂທຣນິກພະລັງງານລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ປະສິດທິພາບທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນບໍ່ໄດ້ມາຈາກການອອກແບບວົງຈອນທີ່ສະຫຼາດອີກຕໍ່ໄປ. ພວກມັນມີຕົ້ນກຳເນີດທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່ານັ້ນອີກລະດັບໜຶ່ງ - ຢູ່ທີ່ໂຄງສ້າງອະຕອມຂອງແຜ່ນເວເຟີເອງ.

ເວເຟີ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຈະປ່ຽນຊິລິກອນຄາໄບຈາກວັດສະດຸທີ່ມີທ່າແຮງໃຫ້ກາຍເປັນແພລດຟອມທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້, ໜ້າເຊື່ອຖື, ແລະ ເປັນໄປໄດ້ທາງດ້ານເສດຖະກິດສຳລັບໂລກທີ່ໃຊ້ໄຟຟ້າ. ເມື່ອລະດັບແຮງດັນເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂະໜາດຂອງລະບົບຫົດຕົວ, ແລະ ເປົ້າໝາຍປະສິດທິພາບຫຼຸດລົງ, ຄວາມບໍລິສຸດຈະກາຍເປັນຕົວກຳນົດຄວາມສຳເລັດທີ່ງຽບສະຫງົບ.

ໃນຄວາມໝາຍນີ້, ແຜ່ນຊິລິໂຄນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນອົງປະກອບເທົ່ານັ້ນ - ພວກມັນເປັນພື້ນຖານໂຄງລ່າງຍຸດທະສາດສຳລັບອະນາຄົດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ.