அறிமுகம்
நவீன மின்னணு சாதனங்களின் மூலக்கல்லாக மின் தொழில்நுட்பம் உள்ளது, மேலும் தொழில்நுட்பம் முன்னேறும்போது, மேம்படுத்தப்பட்ட மின் அமைப்பு செயல்திறனுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. இந்த சூழலில், குறைக்கடத்தி பொருட்களின் தேர்வு மிக முக்கியமானது. பாரம்பரிய சிலிக்கான் (Si) குறைக்கடத்திகள் இன்னும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் அதே வேளையில், உயர் செயல்திறன் கொண்ட மின் தொழில்நுட்பங்களில் காலியம் நைட்ரைடு (GaN) மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) போன்ற வளர்ந்து வரும் பொருட்கள் அதிக முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. எதிர்கால மின் அமைப்புகளில் GaN மற்றும் SiC ஏன் அவசியமாகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள, மின் தொழில்நுட்பத்தில் இந்த மூன்று பொருட்களுக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகள், அவற்றின் பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகள் மற்றும் தற்போதைய சந்தை போக்குகள் ஆகியவற்றை இந்தக் கட்டுரை ஆராயும்.
1. சிலிக்கான் (Si) — பாரம்பரிய சக்தி குறைக்கடத்தி பொருள்
1.1 பண்புகள் மற்றும் நன்மைகள்
சிலிக்கான் என்பது மின் குறைக்கடத்தித் துறையில் முன்னோடிப் பொருளாகும், இது மின்னணுத் துறையில் பல தசாப்தங்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. Si-அடிப்படையிலான சாதனங்கள் முதிர்ந்த உற்பத்தி செயல்முறைகள் மற்றும் பரந்த பயன்பாட்டுத் தளத்தைக் கொண்டுள்ளன, குறைந்த விலை மற்றும் நன்கு நிறுவப்பட்ட விநியோகச் சங்கிலி போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன. சிலிக்கான் சாதனங்கள் நல்ல மின் கடத்துத்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன, இதனால் குறைந்த சக்தி கொண்ட நுகர்வோர் மின்னணுவியல் முதல் உயர் சக்தி கொண்ட தொழில்துறை அமைப்புகள் வரை பல்வேறு மின் மின்னணு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
1.2 வரம்புகள்
இருப்பினும், மின் அமைப்புகளில் அதிக செயல்திறன் மற்றும் செயல்திறனுக்கான தேவை அதிகரிக்கும் போது, சிலிக்கான் சாதனங்களின் வரம்புகள் தெளிவாகின்றன. முதலாவதாக, அதிக அதிர்வெண் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை நிலைமைகளின் கீழ் சிலிக்கான் மோசமாக செயல்படுகிறது, இதனால் ஆற்றல் இழப்புகள் அதிகரித்து கணினி செயல்திறன் குறைகிறது. கூடுதலாக, சிலிக்கானின் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் அதிக சக்தி பயன்பாடுகளில் வெப்ப மேலாண்மையை சவாலானதாக ஆக்குகிறது, இது கணினி நம்பகத்தன்மை மற்றும் ஆயுட்காலம் ஆகியவற்றை பாதிக்கிறது.
1.3 பயன்பாட்டுப் பகுதிகள்
இந்த சவால்கள் இருந்தபோதிலும், சிலிக்கான் சாதனங்கள் பல பாரம்பரிய பயன்பாடுகளில், குறிப்பாக செலவு உணர்திறன் கொண்ட நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் AC-DC மாற்றிகள், DC-DC மாற்றிகள், வீட்டு உபயோகப் பொருட்கள் மற்றும் தனிப்பட்ட கணினி சாதனங்கள் போன்ற குறைந்த முதல் நடுத்தர சக்தி பயன்பாடுகளில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன.
2. காலியம் நைட்ரைடு (GaN) — ஒரு வளர்ந்து வரும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட பொருள்
2.1 பண்புகள் மற்றும் நன்மைகள்
காலியம் நைட்ரைடு என்பது ஒரு பரந்த பட்டை இடைவெளி ஆகும்.குறைக்கடத்திஅதிக முறிவு புலம், அதிக எலக்ட்ரான் இயக்கம் மற்றும் குறைந்த ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படும் பொருள். சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடும்போது, GaN சாதனங்கள் அதிக அதிர்வெண்களில் இயங்க முடியும், மின் விநியோகங்களில் செயலற்ற கூறுகளின் அளவைக் கணிசமாகக் குறைத்து மின் அடர்த்தியை அதிகரிக்கும். மேலும், GaN சாதனங்கள் அவற்றின் குறைந்த கடத்தல் மற்றும் மாறுதல் இழப்புகள் காரணமாக மின் அமைப்பின் செயல்திறனை பெரிதும் மேம்படுத்த முடியும், குறிப்பாக நடுத்தர முதல் குறைந்த சக்தி, உயர் அதிர்வெண் பயன்பாடுகளில்.
2.2 வரம்புகள்
GaN இன் குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், அதன் உற்பத்தி செலவுகள் ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாகவே உள்ளன, இது செயல்திறன் மற்றும் அளவு மிக முக்கியமான உயர்நிலை பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. கூடுதலாக, GaN தொழில்நுட்பம் இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் ஆரம்ப கட்டத்தில் வளர்ச்சியில் உள்ளது, நீண்ட கால நம்பகத்தன்மை மற்றும் வெகுஜன உற்பத்தி முதிர்ச்சிக்கு மேலும் சரிபார்ப்பு தேவைப்படுகிறது.
2.3 பயன்பாட்டுப் பகுதிகள்
GaN சாதனங்களின் உயர்-அதிர்வெண் மற்றும் உயர்-செயல்திறன் பண்புகள், வேகமான சார்ஜர்கள், 5G தொடர்பு மின்சாரம், திறமையான இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் விண்வெளி மின்னணுவியல் உள்ளிட்ட பல வளர்ந்து வரும் துறைகளில் அவற்றை ஏற்றுக்கொள்ள வழிவகுத்தன. தொழில்நுட்பம் முன்னேறி செலவுகள் குறையும் போது, GaN பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் மிகவும் முக்கிய பங்கு வகிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
3. சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) — உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளுக்கு விருப்பமான பொருள்
3.1 பண்புகள் மற்றும் நன்மைகள்
சிலிக்கான் கார்பைடு என்பது சிலிக்கானை விட கணிசமாக அதிக முறிவு புலம், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் எலக்ட்ரான் செறிவூட்டல் வேகம் கொண்ட மற்றொரு பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி பொருளாகும். SiC சாதனங்கள் உயர் மின்னழுத்த மற்றும் உயர்-சக்தி பயன்பாடுகளில், குறிப்பாக மின்சார வாகனங்கள் (EVகள்) மற்றும் தொழில்துறை இன்வெர்ட்டர்களில் சிறந்து விளங்குகின்றன. SiC இன் உயர் மின்னழுத்த சகிப்புத்தன்மை மற்றும் குறைந்த மாறுதல் இழப்புகள் திறமையான மின் மாற்றம் மற்றும் மின் அடர்த்தி உகப்பாக்கத்திற்கு இது ஒரு சிறந்த தேர்வாக அமைகின்றன.
3.2 வரம்புகள்
GaN சாதனங்களைப் போலவே, SiC சாதனங்களும் உற்பத்தி செய்வதற்கு விலை அதிகம், சிக்கலான உற்பத்தி செயல்முறைகளும் இதில் உள்ளன. இது EV மின் அமைப்புகள், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைப்புகள், உயர் மின்னழுத்த இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட் கிரிட் உபகரணங்கள் போன்ற உயர் மதிப்பு பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுமே அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.
3.3 பயன்பாட்டுப் பகுதிகள்
SiC-யின் திறமையான, உயர்-மின்னழுத்த பண்புகள், EV இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் சார்ஜர்கள், உயர்-சக்தி சூரிய இன்வெர்ட்டர்கள், காற்றாலை மின் அமைப்புகள் மற்றும் பல போன்ற உயர்-சக்தி, உயர்-வெப்பநிலை சூழல்களில் இயங்கும் மின் மின்னணு சாதனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சந்தை தேவை அதிகரித்து தொழில்நுட்பம் முன்னேறும்போது, இந்தத் துறைகளில் SiC சாதனங்களின் பயன்பாடு தொடர்ந்து விரிவடையும்.
4. சந்தை போக்கு பகுப்பாய்வு
4.1 GaN மற்றும் SiC சந்தைகளின் விரைவான வளர்ச்சி
தற்போது, மின் தொழில்நுட்ப சந்தை ஒரு மாற்றத்திற்கு உள்ளாகி வருகிறது, படிப்படியாக பாரம்பரிய சிலிக்கான் சாதனங்களிலிருந்து GaN மற்றும் SiC சாதனங்களுக்கு மாறுகிறது. சந்தை ஆராய்ச்சி அறிக்கைகளின்படி, GaN மற்றும் SiC சாதனங்களுக்கான சந்தை வேகமாக விரிவடைந்து வருகிறது, மேலும் வரும் ஆண்டுகளில் அதன் உயர் வளர்ச்சிப் பாதையைத் தொடரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்தப் போக்கு முதன்மையாக பல காரணிகளால் இயக்கப்படுகிறது:
- **மின்சார வாகனங்களின் எழுச்சி**: மின்சார வாகன சந்தை வேகமாக விரிவடைந்து வருவதால், உயர் செயல்திறன் கொண்ட, உயர் மின்னழுத்த சக்தி குறைக்கடத்திகளுக்கான தேவை கணிசமாக அதிகரித்து வருகிறது. உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில் அவற்றின் சிறந்த செயல்திறன் காரணமாக, SiC சாதனங்கள் விருப்பமான தேர்வாக மாறியுள்ளன.மின்சார வாகன சக்தி அமைப்புகள்.
- **புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி மேம்பாடு**: சூரிய சக்தி மற்றும் காற்றாலை மின்சாரம் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி உற்பத்தி அமைப்புகளுக்கு திறமையான மின் மாற்ற தொழில்நுட்பங்கள் தேவை. அதிக செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை கொண்ட SiC சாதனங்கள் இந்த அமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- **நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்களை மேம்படுத்துதல்**: ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் போன்ற நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்கள் அதிக செயல்திறன் மற்றும் நீண்ட பேட்டரி ஆயுளை நோக்கி பரிணமிப்பதால், அவற்றின் உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் செயல்திறன் பண்புகள் காரணமாக வேகமான சார்ஜர்கள் மற்றும் பவர் அடாப்டர்களில் GaN சாதனங்கள் அதிகளவில் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகின்றன.
4.2 GaN மற்றும் SiC ஐ ஏன் தேர்வு செய்ய வேண்டும்?
GaN மற்றும் SiC மீதான பரவலான கவனம், குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளில் சிலிக்கான் சாதனங்களை விட அவற்றின் சிறந்த செயல்திறனில் இருந்து முதன்மையாக வருகிறது.
- **அதிக செயல்திறன்**: GaN மற்றும் SiC சாதனங்கள் உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில் சிறந்து விளங்குகின்றன, ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணிசமாகக் குறைத்து, கணினி செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன. மின்சார வாகனங்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட நுகர்வோர் மின்னணுவியல் ஆகியவற்றில் இது மிகவும் முக்கியமானது.
- **சிறிய அளவு**: GaN மற்றும் SiC சாதனங்கள் அதிக அதிர்வெண்களில் இயங்க முடியும் என்பதால், மின் வடிவமைப்பாளர்கள் செயலற்ற கூறுகளின் அளவைக் குறைக்கலாம், இதன் மூலம் ஒட்டுமொத்த மின் அமைப்பின் அளவைக் குறைக்கலாம். நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் விண்வெளி உபகரணங்கள் போன்ற மினியேச்சரைசேஷன் மற்றும் இலகுரக வடிவமைப்புகளைக் கோரும் பயன்பாடுகளுக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது.
- **அதிகரித்த நம்பகத்தன்மை**: SiC சாதனங்கள் உயர் வெப்பநிலை, உயர் மின்னழுத்த சூழல்களில் விதிவிலக்கான வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன, வெளிப்புற குளிர்விப்புக்கான தேவையைக் குறைத்து சாதன ஆயுளை நீட்டிக்கின்றன.
5. முடிவுரை
நவீன மின் தொழில்நுட்பத்தின் பரிணாம வளர்ச்சியில், குறைக்கடத்திப் பொருளின் தேர்வு நேரடியாக கணினி செயல்திறன் மற்றும் பயன்பாட்டு திறனை பாதிக்கிறது. பாரம்பரிய மின் பயன்பாட்டு சந்தையில் சிலிக்கான் இன்னும் ஆதிக்கம் செலுத்தும் அதே வேளையில், GaN மற்றும் SiC தொழில்நுட்பங்கள் முதிர்ச்சியடையும் போது திறமையான, அதிக அடர்த்தி மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்ட மின் அமைப்புகளுக்கான சிறந்த தேர்வுகளாக விரைவாக மாறி வருகின்றன.
GaN விரைவாக நுகர்வோரை ஊடுருவி வருகிறது.மின்னணுவியல்உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் செயல்திறன் பண்புகள் காரணமாக, மற்றும் தகவல் தொடர்பு துறைகளில், உயர் மின்னழுத்த, உயர் சக்தி பயன்பாடுகளில் அதன் தனித்துவமான நன்மைகளுடன், SiC, மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைப்புகளில் ஒரு முக்கிய பொருளாக மாறி வருகிறது. செலவுகள் குறைந்து தொழில்நுட்பம் முன்னேறும்போது, GaN மற்றும் SiC ஆகியவை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் சிலிக்கான் சாதனங்களை மாற்றும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது சக்தி தொழில்நுட்பத்தை ஒரு புதிய கட்ட வளர்ச்சிக்கு இட்டுச் செல்லும்.
GaN மற்றும் SiC தலைமையிலான இந்தப் புரட்சி, மின் அமைப்புகள் வடிவமைக்கப்படும் விதத்தை மாற்றுவது மட்டுமல்லாமல், நுகர்வோர் மின்னணுவியல் முதல் ஆற்றல் மேலாண்மை வரை பல தொழில்களில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும், மேலும் அவற்றை அதிக செயல்திறன் மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த திசைகளை நோக்கித் தள்ளும்.
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-28-2024