SiC ۋە GaN قانداق قىلىپ ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئورالمىسىنى ئىنقىلاب قىلماقتا

كەڭ بەلباغلىق (WBG) ماتېرىياللارنىڭ تېز سۈرئەتتە قوللىنىلىشى سەۋەبىدىن، ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سانائىتى زور ئۆزگىرىشلەرنى باشتىن كەچۈرمەكتە.كرېمنىي كاربىدى(SiC) ۋە گاللىي نىترىد (GaN) بۇ ئىنقىلابنىڭ ئالدىنقى سېپىدە تۇرۇپ، يۇقىرى ئۈنۈملۈك، تېز ئالماشتۇرۇش ۋە يۇقىرى ئىسسىقلىق ئىقتىدارىغا ئىگە كېيىنكى ئەۋلاد ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنى ئىشلەپچىقىرىشقا شارائىت ھازىرلايدۇ. بۇ ماتېرىياللار پەقەت ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچلىرىنىڭ ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى قايتىدىن ئېنىقلاپلا قالماي، يەنە ئورالما تېخنىكىسىدا يېڭى خىرىس ۋە پۇرسەتلەرنى يارىتىۋاتىدۇ. ئۈنۈملۈك ئورالما SiC ۋە GaN ئۈسكۈنىلىرىنىڭ پوتېنسىيالىدىن تولۇق پايدىلىنىش، ئېلېكتر ماشىنىلىرى (EV)، قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېنېرگىيە سىستېمىسى ۋە سانائەت ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى قاتارلىق تەلەپچان قوللىنىشچان ساھەلەردە ئىشەنچلىكلىك، ئىقتىدار ۋە ئۇزۇن ئۆمۈر كۆرۈشنى كاپالەتلەندۈرۈش ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم.

SiC ۋە GaN نىڭ ئەۋزەللىكلىرى

ئادەتتىكى كرېمنىي (Si) ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرى نەچچە ئون يىلدىن بۇيان بازاردا ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلىدى. قانداقلا بولمىسۇن، يۇقىرى ئېلېكتر زىچلىقى، يۇقىرى ئۈنۈملۈكلۈك ۋە تېخىمۇ كىچىك شەكىل ئامىللىرىغا بولغان ئېھتىياج ئاشقانلىقتىن، كرېمنىي ئىچكى چەكلىمىلەرگە دۇچ كېلىدۇ:

• چەكلىك بۇزۇلۇش توك بېسىمى، بۇ يۇقىرى توك بېسىمىدا بىخەتەر ئىشلەشنى قىيىنلاشتۇرۇۋاتىدۇ.

• ئالماشتۇرۇش سۈرئىتى ئاستىراق، يۇقىرى چاستوتىلىق قوللىنىشچان پروگراممىلاردا ئالماشتۇرۇش زىيىنىنىڭ ئېشىشىغا سەۋەب بولىدۇ.

• تۆۋەن ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى، نەتىجىدە ئىسسىقلىق توپلىنىدۇ ۋە سوۋۇتۇش تەلىپى تېخىمۇ قاتتىقلىشىدۇ.

SiC ۋە GaN، WBG يېرىم ئۆتكۈزگۈچلىرى سۈپىتىدە، بۇ چەكلىمىلەرنى يېڭىپ ئۆتىدۇ:

• SiCيۇقىرى پارچىلىنىش توك بېسىمى، ئېسىل ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى (كرېمنىينىڭ 3-4 ھەسسىسى) ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىغا بەرداشلىق بېرىش ئىقتىدارى بىلەن تەمىنلەيدۇ، بۇ ئۇنى ئىنۋېرتېر ۋە تارتىش ماتورى قاتارلىق يۇقىرى قۇۋۋەتلىك قوللىنىشچان پروگراممىلارغا ماسلاشتۇرىدۇ.

• GaNئىنتايىن تېز ئالماشتۇرۇش، تۆۋەن قارشىلىق كۆرسىتىش ۋە يۇقىرى ئېلېكترون ھەرىكەتچانلىقى بىلەن تەمىنلەيدۇ، بۇنىڭ بىلەن ئىخچام، يۇقىرى ئۈنۈملۈك توك ئۆزگەرتكۈچلىرىنىڭ يۇقىرى چاستوتىلاردا ئىشلىشىگە شارائىت ھازىرلايدۇ.

بۇ ماتېرىيال ئەۋزەللىكلىرىدىن پايدىلىنىش ئارقىلىق، ئىنژېنېرلار يۇقىرى ئۈنۈملۈك، كىچىكرەك چوڭلۇقتىكى ۋە ئىشەنچلىكلىكى يۇقىرى بولغان ئېنېرگىيە سىستېمىسىنى لايىھىلىيەلەيدۇ.

ئېلېكتر ئوراپ قاچىلاشقا بولغان تەسىرى

SiC ۋە GaN يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سەۋىيەسىدىكى ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىقتىدارىنى ياخشىلىغان بولسىمۇ، ئورالما تېخنىكىسى ئىسسىقلىق، ئېلېكتر ۋە مېخانىكىلىق مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ئۈچۈن تەرەققىي قىلىشى كېرەك. ئاساسلىق ئامىللار تۆۋەندىكىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ:

1. ئىسسىقلىق باشقۇرۇش
   SiC ئۈسكۈنىلىرى 200 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئىشلىيەلەيدۇ. ئىسسىقلىقنىڭ ئۈنۈملۈك تارقىلىشى ئىسسىقلىقنىڭ ئېقىپ كېتىشىنىڭ ئالدىنى ئېلىش ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك ئىشەنچلىكلىككە كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم. ئىلغار ئىسسىقلىق يۈزى ماتېرىياللىرى (TIMs)، مىس-مولىبدېن ئاساسلىرى ۋە ئەلالاشتۇرۇلغان ئىسسىقلىق تارقىتىش لايىھەلىرى ئىنتايىن مۇھىم. ئىسسىقلىق ئامىللىرى يەنە قېلىپنىڭ ئورنى، مودۇلنىڭ ئورۇنلاشتۇرۇلۇشى ۋە ئومۇمىي ئورالما چوڭ-كىچىكلىكىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ.

2. ئېلېكتر ئىقتىدارى ۋە پارازىتلار
   GaN نىڭ يۇقىرى ئالماشتۇرۇش سۈرئىتى ئورالما پارازىتلىرىنى، مەسىلەن ئىندۇكسىيە ۋە سىغىمچانلىقنى ئالاھىدە مۇھىم قىلىدۇ. ھەتتا كىچىك پارازىت ئېلېمېنتلىرىمۇ توك بېسىمىنىڭ ئېشىپ كېتىشى، ئېلېكترو ماگنىتلىق ئارىلىشىش (EMI) ۋە ئالماشتۇرۇش زىيىنىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. پارازىت تەسىرىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن، ئايلاندۇرغۇچ چىپ باغلاش، قىسقا توك ھالقىسى ۋە قىستۇرۇلغان قېلىپ سەپلىمىسى قاتارلىق ئورالما ئىستراتېگىيەلىرى بارغانسېرى قوللىنىلىۋاتىدۇ.

3. مېخانىكىلىق ئىشەنچلىكلىك
   SiC تەبىئىي جەھەتتىن موزلۇق بولۇپ، GaN-on-Si ئۈسكۈنىلىرى بېسىمغا سەزگۈر. قايتا-قايتا ئىسسىقلىق ۋە ئېلېكتر دەۋرىيلىكى ئاستىدا ئۈسكۈنە پۈتۈنلۈكىنى ساقلاش ئۈچۈن، ئورالما ئىسسىقلىق كېڭىيىش ماس كەلمەسلىكى، بۇرۇلۇش ۋە مېخانىكىلىق چارچاش مەسىلىلىرىنى ھەل قىلىشى كېرەك. تۆۋەن بېسىملىق قېلىپ ئۇلىغۇچ ماتېرىياللار، ماس كېلىدىغان ئاساس ۋە پۇختا تولدۇرۇش بۇ خەتەرلەرنى پەسەيتىشكە ياردەم بېرىدۇ.

4. كىچىكلىتىش ۋە بىرلەشتۈرۈش
   WBG ئۈسكۈنىلىرى يۇقىرى قۇۋۋەت زىچلىقىنى ئىشقا ئاشۇرىدۇ، بۇ كىچىك ئورالمىلارغا بولغان ئېھتىياجنى ئاشۇرىدۇ. ئىلغار ئورالما تېخنىكىلىرى - مەسىلەن، چىپ-on-board (CoB)، ئىككى تەرەپلىك سوۋۇتۇش ۋە سىستېما-in-box (SiP) بىر گەۋدىلەشتۈرۈش - لايىھىلىگۈچىلەرنىڭ ئىقتىدار ۋە ئىسسىقلىق كونتروللۇقىنى ساقلاپ قېلىش بىلەن بىر ۋاقىتتا ئىزنى ئازايتىشىغا يول قويىدۇ. كىچىكلىتىش يەنە قۇۋۋەت ئېلېكترون سىستېمىلىرىدا يۇقىرى چاستوتالىق مەشغۇلات ۋە تېز ئىنكاس قايتۇرۇشنى قوللايدۇ.

يېڭىدىن پەيدا بولۇۋاتقان ئورالما چارىلىرى

SiC ۋە GaN نىڭ قوللىنىلىشىنى قوللاش ئۈچۈن بىر قانچە يېڭىلىق يارىتىش ئۇسۇللىرى ئوتتۇرىغا چىقتى:

• بىۋاسىتە باغلانغان مىس (DBC) ئاساسىي قەۋەتلىرىSiC ئۈچۈن: DBC تېخنىكىسى يۇقىرى توك ئاستىدا ئىسسىقلىقنىڭ تارقىلىشى ۋە مېخانىكىلىق مۇقىملىقىنى ياخشىلايدۇ.

• قىستۇرۇلغان GaN-on-Si لايىھەلىرىبۇلار پارازىت ئىندۇكسىيەسىنى تۆۋەنلىتىدۇ ۋە ئىخچام مودۇللاردا ئىنتايىن تېز ئالماشتۇرۇشنى ئىشقا ئاشۇرىدۇ.

• يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى قاپلاش: ئىلغار قېلىپلاش بىرىكمىلىرى ۋە تۆۋەن بېسىملىق ئاستى تولدۇرۇش ماتېرىياللىرى ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى ئاستىدا يېرىلىش ۋە قېپىنىڭ قېپىنىڭ چۈشۈپ كېتىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.

• 3D ۋە كۆپ چىپلىق مودۇللارقوزغاتقۇچلار، سېنزورلار ۋە توك ئۈسكۈنىلىرىنى بىر گەۋدىگە بىرلەشتۈرۈش سىستېما سەۋىيىسىدىكى ئىقتىدارنى ياخشىلايدۇ ۋە تاختا بوشلۇقىنى ئازايتىدۇ.

بۇ يېڭىلىقلار WBG يېرىم ئۆتكۈزگۈچلىرىنىڭ تولۇق ئىقتىدارىنى ئېچىشتا ئورالمىنىڭ مۇھىم رولىنى گەۋدىلەندۈرىدۇ.

خۇلاسە

SiC ۋە GaN ئېلېكتر ئېنېرگىيە يېرىم ئۆتكۈزگۈچ تېخنىكىسىنى تۈپتىن ئۆزگەرتىۋاتىدۇ. ئۇلارنىڭ يۇقىرى ئېلېكتر ۋە ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى ئۈسكۈنىلەرنىڭ تېخىمۇ تېز، تېخىمۇ ئۈنۈملۈك ۋە قاتتىق مۇھىتتا ئىشلەش ئىقتىدارىغا ئىگە بولۇشىغا شارائىت ھازىرلايدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ پايدىلارنى ئىشقا ئاشۇرۇش ئۈچۈن ئىسسىقلىق باشقۇرۇش، ئېلېكتر ئىقتىدارى، مېخانىكىلىق ئىشەنچلىكلىك ۋە كىچىكلىتىش قاتارلىق مەسىلىلەرنى ھەل قىلىدىغان ئوخشاش دەرىجىدە ئىلغار ئورالما ئىستراتېگىيەلىرى تەلەپ قىلىنىدۇ. SiC ۋە GaN ئورالمىسىدا يېڭىلىق يارىتىدىغان شىركەتلەر ئاپتوموبىل، سانائەت ۋە قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېنېرگىيە ساھەلىرىدە ئېنېرگىيە تېجەيدىغان ۋە يۇقىرى ئىقتىدارلىق سىستېمىلارنى قوللايدىغان كېيىنكى ئەۋلاد ئېلېكتر ئېنېرگىيەسىگە باشلامچىلىق قىلىدۇ.

قىسقىسى، ئېلېكترلىك يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئورالمىسى ساھەسىدىكى ئىنقىلاب SiC ۋە GaN نىڭ گۈللىنىشىدىن ئايرىلالمايدۇ. سانائەت يۇقىرى ئۈنۈملۈك، يۇقىرى زىچلىق ۋە يۇقىرى ئىشەنچلىكلىككە قاراپ ئىلگىرىلەۋاتقاندا، ئورالما كەڭ بەلباغلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچلەرنىڭ نەزەرىيەۋى ئەۋزەللىكلىرىنى ئەمەلىي، ئىشلىتىشكە بولىدىغان ھەل قىلىش چارىلىرىگە ئايلاندۇرۇشتا مۇھىم رول ئوينايدۇ.