বাড়ি > খবর > শিল্প সংবাদ

GaN এর মারাত্মক ত্রুটি

2024-10-25

যেহেতু বিশ্ব সেমিকন্ডাক্টর ক্ষেত্রে নতুন সুযোগের সন্ধান করছে,গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN)ভবিষ্যতে ক্ষমতা এবং RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি সম্ভাব্য প্রার্থী হিসাবে স্ট্যান্ড আউট অব্যাহত. যাইহোক, এর অসংখ্য সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, GaN একটি উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি: পি-টাইপ পণ্যের অনুপস্থিতি। কেন হয়GaNপরবর্তী প্রধান সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে স্বীকৃত, কেন P-টাইপ GaN ডিভাইসের অভাব একটি সমালোচনামূলক ত্রুটি, এবং ভবিষ্যতের ডিজাইনের জন্য এর অর্থ কী?


কেন হয়GaNপরবর্তী প্রধান সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে প্রশংসিত?

ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, প্রথম ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলি বাজারে আসার পর থেকে চারটি ঘটনা টিকে আছে: সেগুলিকে যতটা সম্ভব ছোট করতে হবে, যতটা সম্ভব সস্তা, যতটা সম্ভব পাওয়ার অফার করতে হবে এবং যতটা সম্ভব কম শক্তি ব্যবহার করতে হবে। প্রদত্ত যে এই প্রয়োজনীয়তাগুলি প্রায়শই একে অপরের সাথে বিরোধিতা করে, চারটি প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এমন নিখুঁত ইলেকট্রনিক ডিভাইস তৈরি করার চেষ্টা করা একটি দিবাস্বপ্নের মতো মনে হয়। যাইহোক, এটি ইঞ্জিনিয়ারদের এটি অর্জনের প্রচেষ্টা থেকে বিরত করেনি।


এই চারটি নির্দেশক নীতি ব্যবহার করে, প্রকৌশলীরা বিভিন্ন ধরনের আপাতদৃষ্টিতে অসম্ভব কাজ সম্পন্ন করতে সক্ষম হয়েছেন। কম্পিউটারগুলি ঘরের আকারের মেশিন থেকে চালের দানার চেয়ে ছোট চিপগুলিতে সঙ্কুচিত হয়েছে, স্মার্টফোনগুলি এখন বেতার যোগাযোগ এবং ইন্টারনেট অ্যাক্সেস সক্ষম করে এবং ভার্চুয়াল রিয়েলিটি সিস্টেমগুলি এখন হোস্টের থেকে স্বাধীনভাবে পরিধান করা এবং ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, প্রকৌশলীরা সিলিকনের মতো সাধারণভাবে ব্যবহৃত উপকরণগুলির শারীরিক সীমার কাছে যাওয়ার সাথে সাথে ডিভাইসগুলিকে ছোট করা এবং কম শক্তি ব্যবহার করা ক্রমশ চ্যালেঞ্জিং হয়ে উঠেছে।


ফলস্বরূপ, গবেষকরা ক্রমাগত নতুন উপকরণগুলির সন্ধান করছেন যা সম্ভাব্যভাবে এই জাতীয় সাধারণ উপকরণগুলিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে এবং আরও ছোট, আরও দক্ষ ডিভাইসগুলি অফার করতে পারে।গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN)এটি এমন একটি উপাদান যা উল্লেখযোগ্য মনোযোগ অর্জন করেছে এবং সিলিকনের সাথে তুলনা করলে কারণগুলি স্পষ্ট।


কি তৈরি করেগ্যালিয়াম নাইট্রাইডব্যতিক্রমী দক্ষ?

প্রথমত, GaN এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সিলিকনের চেয়ে 1000 গুণ বেশি, এটি উচ্চ স্রোতে কাজ করতে সক্ষম করে। এর মানেGaNডিভাইসগুলি অত্যধিক তাপ উৎপন্ন না করে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ শক্তি স্তরে চলতে পারে, একটি প্রদত্ত পাওয়ার আউটপুটের জন্য তাদের ছোট করার অনুমতি দেয়।


সিলিকনের তুলনায় GaN-এর সামান্য কম তাপ পরিবাহিতা সত্ত্বেও, এর তাপ ব্যবস্থাপনার সুবিধাগুলি উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রনিক্সে নতুন পথের পথ প্রশস্ত করে। এটি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ যেখানে স্থান একটি প্রিমিয়ামে এবং শীতল সমাধানগুলিকে ন্যূনতম করা প্রয়োজন, যেমন মহাকাশ এবং স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্সে।GaNউচ্চ তাপমাত্রায় পারফরম্যান্স বজায় রাখার ডিভাইসগুলির ক্ষমতা কঠোর পরিবেশের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের সম্ভাবনাকে আরও হাইলাইট করে।


দ্বিতীয়ত, GaN এর বৃহত্তর ব্যান্ড গ্যাপ (1.1eV এর তুলনায় 3.4eV) এটিকে ডাইলেকট্রিক ব্রেকডাউনের আগে উচ্চ ভোল্টেজে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। ফলস্বরূপ,GaNশুধুমাত্র অধিক শক্তি প্রদান করে না বরং উচ্চতর দক্ষতা বজায় রেখে উচ্চ ভোল্টেজেও কাজ করতে পারে।


উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতাও অনুমতি দেয়GaNউচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে ব্যবহার করা হবে। এই ফ্যাক্টরটি আরএফ পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য GaN অপরিহার্য করে তোলে যা GHz রেঞ্জের উপরে কাজ করে, যা সিলিকন পরিচালনা করতে লড়াই করে। যাইহোক, তাপ পরিবাহিতা পরিপ্রেক্ষিতে, সিলিকন সামান্য outperformsGaN, মানে সিলিকন ডিভাইসের তুলনায় GaN ডিভাইসের তাপীয় প্রয়োজনীয়তা বেশি। ফলস্বরূপ, তাপ পরিবাহিতার অভাব ক্ষুদ্রকরণের ক্ষমতাকে সীমিত করেGaNউচ্চ-শক্তি ক্রিয়াকলাপের জন্য ডিভাইস, কারণ তাপ অপচয়ের জন্য বড় উপাদানের পরিমাণ প্রয়োজন।


এর মারাত্মক ত্রুটি কিGaN-পি-টাইপের অভাব?

উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করতে সক্ষম একটি সেমিকন্ডাক্টর থাকা চমৎকার। যাইহোক, এর সমস্ত সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, GaN-এর একটি প্রধান ত্রুটি রয়েছে যা অনেক অ্যাপ্লিকেশনে সিলিকন প্রতিস্থাপন করার ক্ষমতাকে গুরুতরভাবে বাধা দেয়: P-টাইপ GaN ডিভাইসের অভাব।


এই নতুন আবিষ্কৃত উপকরণগুলির একটি প্রধান উদ্দেশ্য হল উল্লেখযোগ্যভাবে দক্ষতা উন্নত করা এবং উচ্চ শক্তি এবং ভোল্টেজকে সমর্থন করা এবং এতে কোন সন্দেহ নেই যে বর্তমানGaNট্রানজিস্টর এটি অর্জন করতে পারে। যাইহোক, যদিও পৃথক GaN ট্রানজিস্টর প্রকৃতপক্ষে কিছু চিত্তাকর্ষক বৈশিষ্ট্য প্রদান করতে পারে, এই সত্য যে সমস্ত বর্তমান বাণিজ্যিকGaNডিভাইস এন-টাইপ তাদের দক্ষতা ক্ষমতা প্রভাবিত করে.


কেন এমন হয় তা বোঝার জন্য, NMOS এবং CMOS লজিক কীভাবে কাজ করে তা আমাদের দেখতে হবে। তাদের সহজ উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং নকশার কারণে, NMOS লজিক 1970 এবং 1980 এর দশকে একটি খুব জনপ্রিয় প্রযুক্তি ছিল। এন-টাইপ এমওএস ট্রানজিস্টরের পাওয়ার সাপ্লাই এবং ড্রেনের মধ্যে সংযুক্ত একটি একক প্রতিরোধক ব্যবহার করে, এই ট্রানজিস্টরের গেটটি এমওএস ট্রানজিস্টরের ড্রেন ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করতে পারে, কার্যকরভাবে একটি নট গেট বাস্তবায়ন করতে পারে। অন্যান্য NMOS ট্রানজিস্টরের সাথে মিলিত হলে, AND, OR, XOR, এবং latches সহ সমস্ত লজিক উপাদান তৈরি করা যেতে পারে।


যাইহোক, যদিও এই প্রযুক্তিটি সহজ, এটি শক্তি সরবরাহ করতে প্রতিরোধক ব্যবহার করে। এর মানে হল যে যখন NMOS ট্রানজিস্টরগুলি পরিচালনা করে, তখন প্রতিরোধকগুলিতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ শক্তি নষ্ট হয়। একটি পৃথক গেটের জন্য, এই বিদ্যুতের ক্ষতি ন্যূনতম, কিন্তু যখন একটি ছোট 8-বিট CPU পর্যন্ত স্কেল করা হয়, তখন এই পাওয়ার লস জমা হতে পারে, ডিভাইসটিকে গরম করতে পারে এবং একটি একক চিপে সক্রিয় উপাদানের সংখ্যা সীমিত করতে পারে।


কিভাবে NMOS প্রযুক্তি CMOS এ বিকশিত হয়েছে?

অন্যদিকে, সিএমওএস পি-টাইপ এবং এন-টাইপ ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে যা বিপরীত উপায়ে সিনারজিস্টিকভাবে কাজ করে। CMOS লজিক গেটের ইনপুট অবস্থা যাই হোক না কেন, গেটের আউটপুট পাওয়ার থেকে গ্রাউন্ডে সংযোগের অনুমতি দেয় না, উল্লেখযোগ্যভাবে পাওয়ার লস কমায় (যেমন N-টাইপ কন্ডাক্ট করে, P-টাইপ ইনসুলেট করে এবং এর বিপরীতে)। প্রকৃতপক্ষে, CMOS সার্কিটে একমাত্র প্রকৃত শক্তি ক্ষয় রাষ্ট্রীয় পরিবর্তনের সময় ঘটে, যেখানে পরিপূরক জোড়ার মাধ্যমে শক্তি এবং স্থলের মধ্যে একটি ক্ষণস্থায়ী সংযোগ তৈরি হয়।


ফিরে আসছেGaNডিভাইস, যেহেতু শুধুমাত্র এন-টাইপ ডিভাইস বর্তমানে বিদ্যমান, এর জন্য একমাত্র উপলব্ধ প্রযুক্তিGaNএনএমওএস, যা সহজাতভাবে শক্তি-ক্ষুধার্ত। এটি আরএফ এমপ্লিফায়ারগুলির জন্য একটি সমস্যা নয়, তবে এটি লজিক সার্কিটের জন্য একটি প্রধান ত্রুটি।


যেহেতু বিশ্বব্যাপী শক্তির ব্যবহার বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং প্রযুক্তির পরিবেশগত প্রভাব নিবিড়ভাবে যাচাই করা হচ্ছে, ইলেকট্রনিক্সে শক্তি দক্ষতার সাধনা আগের চেয়ে আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে। এনএমওএস প্রযুক্তির শক্তি খরচের সীমাবদ্ধতাগুলি উচ্চ কার্যক্ষমতা এবং উচ্চ শক্তি দক্ষতা প্রদানের জন্য সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলিতে অগ্রগতির জন্য জরুরি প্রয়োজনকে আন্ডারস্কোর করে। পি-টাইপের বিকাশGaNবা বিকল্প পরিপূরক প্রযুক্তি এই অনুসন্ধানে একটি উল্লেখযোগ্য মাইলফলক চিহ্নিত করতে পারে, সম্ভাব্যভাবে শক্তি-দক্ষ ইলেকট্রনিক ডিভাইসের ডিজাইনে বিপ্লব ঘটাতে পারে।


মজার বিষয় হল, পি-টাইপ তৈরি করা সম্পূর্ণ সম্ভবGaNডিভাইস, এবং এগুলি ব্লু-রে সহ নীল এলইডি আলোর উত্সগুলিতে ব্যবহৃত হয়েছে। যাইহোক, যদিও এই ডিভাইসগুলি অপটোইলেক্ট্রনিক প্রয়োজনীয়তার জন্য যথেষ্ট, তারা ডিজিটাল লজিক এবং পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ থেকে অনেক দূরে। উদাহরণস্বরূপ, পি-টাইপ তৈরির জন্য একমাত্র ব্যবহারিক ডোপ্যান্টGaNডিভাইসগুলি ম্যাগনেসিয়াম, তবে প্রয়োজনীয় উচ্চ ঘনত্বের কারণে, হাইড্রোজেন সহজেই অ্যানিলিংয়ের সময় কাঠামোতে প্রবেশ করতে পারে, যা উপাদানটির কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে।


অতএব, পি-টাইপের অনুপস্থিতিGaNডিভাইসগুলি ইঞ্জিনিয়ারদেরকে সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে GaN এর সম্ভাব্যতা সম্পূর্ণরূপে কাজে লাগাতে বাধা দেয়।


ভবিষ্যতের প্রকৌশলীদের জন্য এর অর্থ কী?

বর্তমানে, অনেক উপকরণ অধ্যয়ন করা হচ্ছে, আরেকটি প্রধান প্রার্থী হচ্ছে সিলিকন কার্বাইড (SiC)। লাইকGaN, সিলিকনের তুলনায়, এটি উচ্চতর অপারেটিং ভোল্টেজ, বৃহত্তর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং ভাল পরিবাহিতা প্রদান করে। অতিরিক্তভাবে, এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এটিকে বৃহত্তর শক্তি নিয়ন্ত্রণ করার সময় চরম তাপমাত্রা এবং উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট আকারে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়।


যাইহোক, অসদৃশGaN, SiC উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য উপযুক্ত নয়, যার অর্থ এটি RF অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যবহার করার সম্ভাবনা কম। অতএব,GaNছোট শক্তি পরিবর্ধক তৈরি করতে চাওয়া ইঞ্জিনিয়ারদের পছন্দের পছন্দ। পি-টাইপ সমস্যার একটি সমাধান হল একত্রিত করাGaNপি-টাইপ সিলিকন এমওএস ট্রানজিস্টর সহ। যদিও এটি পরিপূরক ক্ষমতা প্রদান করে, এটি সহজাতভাবে GaN এর ফ্রিকোয়েন্সি এবং দক্ষতা সীমিত করে।


প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে গবেষকরা শেষ পর্যন্ত পি-টাইপ খুঁজে পেতে পারেনGaNবিভিন্ন প্রযুক্তি ব্যবহার করে ডিভাইস বা পরিপূরক ডিভাইস যা GaN এর সাথে মিলিত হতে পারে। যাইহোক, সেই দিন না আসা পর্যন্ত,GaNআমাদের সময়ের প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতা দ্বারা সীমাবদ্ধ হতে থাকবে।


পদার্থ বিজ্ঞান, বৈদ্যুতিক প্রকৌশল এবং পদার্থবিদ্যা জড়িত সেমিকন্ডাক্টর গবেষণার আন্তঃবিভাগীয় প্রকৃতি বর্তমান সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় সহযোগিতামূলক প্রচেষ্টার উপর জোর দেয়।GaNপ্রযুক্তি P-টাইপ বিকাশে সম্ভাব্য অগ্রগতিGaNবা উপযুক্ত পরিপূরক উপাদান খুঁজে পাওয়া শুধুমাত্র GaN-ভিত্তিক ডিভাইসের কর্মক্ষমতা বাড়াতে পারে না বরং বিস্তৃত অর্ধপরিবাহী প্রযুক্তির ল্যান্ডস্কেপে অবদান রাখতে পারে, ভবিষ্যতে আরও দক্ষ, কমপ্যাক্ট, এবং নির্ভরযোগ্য ইলেকট্রনিক সিস্টেমের পথ প্রশস্ত করে।**






আমরা Semicorex-এ উত্পাদন এবং সরবরাহ করিGaNEpi-wafers এবং অন্যান্য ধরনের ওয়েফারসেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং এ প্রয়োগ করা হয়েছে, যদি আপনার কোন জিজ্ঞাসা থাকে বা অতিরিক্ত বিশদ বিবরণের প্রয়োজন হয়, অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।





যোগাযোগের ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com



X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept