SiC উৎপাদনে কোন চ্যালেঞ্জ জড়িত?

SiC ব্যাপকভাবে ট্রাকশন ইনভার্টার এবং অনবোর্ড চার্জারের জন্য বৈদ্যুতিক যান (EVs) এবং সেইসাথে ডিসি ফাস্ট চার্জার, সোলার ইনভার্টার, এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম এবং নিরবচ্ছিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই (UPS) এর মতো অবকাঠামোগত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে ব্যাপক উৎপাদনে ব্যবহৃত হওয়া সত্ত্বেও - প্রাথমিকভাবে একটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম উপাদান হিসাবে - SiC উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ শক্তি প্রয়োগেও ব্যতিক্রমী কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করেছে।

শারীরিক বৈশিষ্ট্যের দৃষ্টিকোণ থেকে,সিলিকন কার্বাইডউচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ স্যাচুরেটেড ইলেক্ট্রন প্রবাহ বেগ, এবং একটি উচ্চ ভাঙ্গন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র (চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে) প্রদর্শন করে। ফলস্বরূপ, সিলিকন কার্বাইডের উপর ভিত্তি করে সিস্টেমগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তির ক্ষতি কমাতে পারে এবং অপারেশন চলাকালীন দ্রুত স্যুইচিং গতি অর্জন করতে পারে। ঐতিহ্যগত সিলিকন MOSFET এবং IGBT ডিভাইসের তুলনায়, সিলিকন কার্বাইড এই সুবিধাগুলিকে ছোট আকারে প্রদান করতে পারে, উচ্চ দক্ষতা এবং উচ্চতর কর্মক্ষমতা প্রদান করে।

চিত্র 1: সিলিকন এবং ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ উপাদানের বৈশিষ্ট্য

সিলিকন কার্বাইড অপারেশন এর সীমা অতিক্রম করতে পারেসিলিকন, অপারেশনাল ফ্রিকোয়েন্সি সিলিকন IGBT-এর তুলনায় বেশি এবং এটি উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তি ঘনত্ব বাড়াতে পারে।

চিত্র 2: SiC বনাম Si

সুযোগ কিসিলিকন কার্বাইডবর্তমান?

নির্মাতাদের জন্য, সিলিকন কার্বাইড একটি উল্লেখযোগ্য প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা হিসাবে বিবেচিত হয়। এটি কেবল শক্তি-দক্ষ সিস্টেমগুলি তৈরি করার সুযোগই দেয় না তবে কার্যকরভাবে এই সিস্টেমগুলির সামগ্রিক আকার, ওজন এবং ব্যয় হ্রাস করে। এর কারণ হল সিলিকন কার্বাইড ব্যবহার করা সিস্টেমগুলি সাধারণত সিলিকন-ভিত্তিক সিস্টেমের তুলনায় বেশি শক্তি-দক্ষ, কমপ্যাক্ট এবং টেকসই হয়, যা ডিজাইনারদের প্যাসিভ উপাদানের আকার কমিয়ে খরচ কমাতে দেয়। আরও বিশেষভাবে, SiC ডিভাইসের নিম্ন তাপ উৎপাদনের কারণে, চিত্র 3-এ দেখানো হিসাবে অপারেটিং তাপমাত্রা ঐতিহ্যগত সমাধানের চেয়ে কম বজায় রাখা যেতে পারে। এটি সিস্টেমের দক্ষতা বাড়ায় এবং নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায় এবং সরঞ্জামের আয়ু বাড়ায়।

চিত্র 3: সিলিকন কার্বাইড অ্যাপ্লিকেশনের সুবিধা

নকশা এবং উত্পাদন পর্যায়ে, নতুন চিপ বন্ধন প্রযুক্তি গ্রহণ করা, যেমন সিন্টারিং, আরও কার্যকর তাপ অপচয়কে সহজতর করতে পারে এবং সংযোগের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে পারে। সিলিকন ডিভাইসগুলির তুলনায়, SiC ডিভাইসগুলি উচ্চ ভোল্টেজে কাজ করতে পারে এবং দ্রুত স্যুইচিং গতি সরবরাহ করতে পারে। এই সুবিধাগুলি ডিজাইনারদের খরচ প্রতিযোগিতামূলকতা বাড়ানোর সময় সিস্টেম স্তরে কার্যকারিতা কীভাবে অপ্টিমাইজ করা যায় তা পুনর্বিবেচনা করতে সক্ষম করে। বর্তমানে, সিলিকন কার্বাইড ডায়োড, এমওএসএফইটি এবং মডিউল সহ অনেক উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ডিভাইস SiC প্রযুক্তি ব্যবহার করছে।

সিলিকন উপকরণের তুলনায়, SiC এর উচ্চতর কর্মক্ষমতা উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিশাল সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে। SiC ডিভাইসগুলি সাধারণত 650V এর কম নয় এমন ভোল্টেজের জন্য ডিজাইন করা হয় এবং বিশেষ করে 1200V এর উপরে, SiC অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পছন্দের পছন্দ হয়ে ওঠে। সোলার ইনভার্টার, ইভি চার্জিং স্টেশন এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল এসি থেকে ডিসি রূপান্তরের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলি ধীরে ধীরে SiC প্রযুক্তির দিকে সরে যাবে বলে আশা করা হচ্ছে। আরেকটি প্রয়োগের ক্ষেত্র হল সলিড-স্টেট ট্রান্সফরমার, যেখানে বিদ্যমান তামা এবং চৌম্বকীয় ট্রান্সফরমারগুলি ধীরে ধীরে SiC প্রযুক্তি দ্বারা প্রতিস্থাপিত হবে, যা পাওয়ার ট্রান্সমিশন এবং রূপান্তরে উচ্চ দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতা প্রদান করবে।

ম্যানুফ্যাকচারিং চ্যালেঞ্জ কি করেসিলিকন কার্বাইডমুখ?

যদিও সিলিকন কার্বাইড বিশাল বাজার সম্ভাবনা ধারণ করে, তবে এর উৎপাদন প্রক্রিয়াও বেশ কিছু চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। প্রাথমিকভাবে, কাঁচামালের বিশুদ্ধতা - যেমন SiC দানা বা গুঁড়ো - নিশ্চিত করতে হবে। এটি অনুসরণ করে, অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ SiC ingots (চিত্র 4-এ চিত্রিত) উত্পাদনের জন্য প্রতিটি পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ পর্যায়ে চূড়ান্ত পণ্যের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করার জন্য অভিজ্ঞতা সংগ্রহের প্রয়োজন হয় (চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে)।

SiC-এর একটি অনন্য চ্যালেঞ্জ হল এটি একটি তরল পর্যায়ের অধিকারী নয়, যার অর্থ এটি ঐতিহ্যগত গলিত পদ্ধতি ব্যবহার করে জন্মানো যায় না। ক্রিস্টাল বৃদ্ধি অবশ্যই সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত চাপের অধীনে ঘটতে হবে, যা সিলিকনের তুলনায় SiC উত্পাদনকে আরও জটিল করে তোলে। যদি উচ্চ-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-চাপের পরিবেশে স্থিতিশীলতা বজায় রাখা হয়, তাহলে SiC তরল পর্যায়ে না গিয়ে সরাসরি গ্যাসীয় পদার্থে পচে যাবে।

এই বৈশিষ্ট্যের কারণে, SiC স্ফটিক বৃদ্ধি সাধারণত পরমানন্দ বা শারীরিক বাষ্প পরিবহন (PVT) কৌশল নিযুক্ত করে। এই প্রক্রিয়ায়, SiC পাউডার একটি চুল্লির ভিতরে একটি ক্রুসিবলের মধ্যে স্থাপন করা হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রায় (2200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি) উত্তপ্ত করা হয়। SiC sublimates হিসাবে, এটি একটি বীজ স্ফটিকের উপর স্ফটিক তৈরি করে। PVT বৃদ্ধির পদ্ধতির একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হল বীজ স্ফটিক, যার ব্যাস ইনগটের মতো। উল্লেখযোগ্যভাবে, PVT প্রক্রিয়ার বৃদ্ধির হার খুবই ধীর, প্রায় 0.1 থেকে 0.5 মিলিমিটার প্রতি ঘন্টায়।

চিত্র 4: সিলিকন কার্বাইড পাউডার, ইনগটস এবং ওয়েফার

সিলিকনের তুলনায় SiC-এর চরম কঠোরতার কারণে,ওয়েফারউত্পাদন প্রক্রিয়া আরও জটিল। SiC একটি ব্যতিক্রমী কঠিন উপাদান, এটিকে হীরার করাত দিয়েও কাটা কঠিন করে তোলে, এমন একটি কঠোরতা যা এটিকে অন্যান্য অনেক অর্ধপরিবাহী উপকরণ থেকে আলাদা করে। যদিও বর্তমানে ইঙ্গটগুলিকে ওয়েফারে টুকরো টুকরো করার জন্য বেশ কয়েকটি পদ্ধতি বিদ্যমান, এই পদ্ধতিগুলি সম্ভাব্যভাবে একক স্ফটিকের মধ্যে ত্রুটিগুলি প্রবর্তন করতে পারে, যা চূড়ান্ত উপাদানের গুণমানকে প্রভাবিত করে।

চিত্র 5: কাঁচামাল থেকে চূড়ান্ত পণ্য পর্যন্ত সিলিকন কার্বাইডের উত্পাদন প্রক্রিয়া

অধিকন্তু, SiC-এর বৃহৎ আকারের উৎপাদনও চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। সিলিকনের তুলনায় SiC এর সহজাতভাবে আরও ত্রুটি রয়েছে। এর ডোপিং প্রক্রিয়া অত্যন্ত জটিল, এবং বড় আকারের, কম ত্রুটিযুক্ত SiC ওয়েফার উত্পাদন উচ্চ উত্পাদন এবং প্রক্রিয়াকরণ খরচ বোঝায়। অতএব, উচ্চ-মানের পণ্যগুলির ধারাবাহিক উত্পাদন নিশ্চিত করার জন্য শুরু থেকেই একটি দক্ষ এবং কঠোর উন্নয়ন প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠা করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

চিত্র 6: চ্যালেঞ্জ - সিলিকন কার্বাইড ওয়েফার এবং ত্রুটি

সেমিকোরেক্স-এ আমরা বিশেষজ্ঞSiC/TaC প্রলিপ্ত গ্রাফাইটSiC সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং এ প্রয়োগ করা সমাধান, যদি আপনার কোন জিজ্ঞাসা থাকে বা অতিরিক্ত বিবরণের প্রয়োজন হয়, তাহলে অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।

যোগাযোগের ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com