বুঝুন সিলিকন কার্বাইডের অতীত জীবন!
Jan 16, 2024
সিলিকন কার্বাইড (SiC) উচ্চ তাপমাত্রায় কোয়ার্টজ বালি, পেট্রোলিয়াম কোক (বা কয়লা কোক) এবং কাঠের চিপগুলি কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে একটি প্রতিরোধের চুল্লিতে গলানো হয়। সিলিকন কার্বাইড একটি বিরল খনিজ, ময়সানাইট হিসাবে প্রকৃতিতেও বিদ্যমান। সিলিকন কার্বাইডকে ময়সানাইটও বলা হয়। C, N, এবং B-এর মতো সমসাময়িক নন-অক্সাইড হাই-টেক অবাধ্য কাঁচামালগুলির মধ্যে, সিলিকন কার্বাইড হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত এবং লাভজনক। একে এমরি বালি বা অবাধ্য বালি বলা যেতে পারে।
1. সিলিকন কার্বাইডের অতীত এবং বর্তমান জীবন
এর স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, ছোট তাপ সম্প্রসারণ সহগ, এবং ভাল পরিধান প্রতিরোধের কারণে, সিলিকন কার্বাইড একটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম হিসাবে ব্যবহার করা ছাড়াও আরও অনেক ব্যবহার আছে, যেমন সিলিকন কার্বাইড পাউডার একটি বিশেষ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে আবরণের ভিতরের দেয়ালে। টারবাইন ইমপেলার বা সিলিন্ডার ব্লক, এটি এর পরিধান প্রতিরোধের উন্নতি করতে পারে এবং এর পরিষেবা জীবন 1 থেকে 2 বার প্রসারিত করতে পারে; এটির তৈরি উন্নত অবাধ্য উপাদান তাপীয় শক প্রতিরোধী, আকারে ছোট, ওজনে হালকা, শক্তি বেশি এবং শক্তি সঞ্চয় করার প্রভাব রয়েছে। নিম্ন-গ্রেডের সিলিকন কার্বাইড (প্রায় 85% SiC সমন্বিত) একটি চমৎকার ডিঅক্সিডাইজার। এটি ইস্পাত তৈরির গতি বাড়াতে পারে, রাসায়নিক গঠন নিয়ন্ত্রণকে সহজতর করতে পারে এবং ইস্পাতের গুণমান উন্নত করতে পারে। এছাড়াও, বৈদ্যুতিক গরম করার উপাদানগুলির জন্য সিলিকন কার্বাইড রড উত্পাদনে সিলিকন কার্বাইড ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
সিলিকন কার্বাইড খুবই শক্ত, যার Mohs কঠোরতা 9.5, বিশ্বের সবচেয়ে শক্ত হীরার (লেভেল 10) থেকে দ্বিতীয়। এটির চমৎকার তাপ পরিবাহিতা রয়েছে, এটি একটি অর্ধপরিবাহী এবং উচ্চ তাপমাত্রায় অক্সিডেশন প্রতিরোধ করতে পারে।
সিলিকন কার্বাইড ইতিহাস টেবিল
| 1905 | প্রথমবারের মতো উল্কাপিণ্ডে সিলিকন কার্বাইড আবিষ্কৃত হয় |
| 1907 | প্রথম সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক আলো-নির্গত ডায়োডের জন্ম হয় |
| 1955 | তত্ত্ব এবং প্রযুক্তিতে একটি বড় অগ্রগতি, LELY ক্রমবর্ধমান উচ্চ-মানের কার্বনাইজেশনের ধারণাটি প্রস্তাব করেছিল এবং তারপর থেকে SiC একটি গুরুত্বপূর্ণ ইলেকট্রনিক উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়েছে। |
| 1958 | প্রথম বিশ্ব সিলিকন কার্বাইড সম্মেলন বোস্টনে একাডেমিক বিনিময়ের জন্য অনুষ্ঠিত হয় |
| 1978 | 1960 এবং 1970 এর দশকে, সিলিকন কার্বাইড প্রধানত প্রাক্তন সোভিয়েত ইউনিয়ন দ্বারা গবেষণা করা হয়েছিল। 1978 সালের মধ্যে, "LELY উন্নত প্রযুক্তি" এর শস্য পরিশোধন এবং বৃদ্ধির পদ্ধতিটি প্রথম গৃহীত হয়েছিল। |
| 1987-বর্তমান | CREE এর গবেষণা ফলাফলের উপর ভিত্তি করে একটি সিলিকন কার্বাইড উত্পাদন লাইন প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং সরবরাহকারীরা বাণিজ্যিকীকৃত সিলিকন কার্বাইড বেস সরবরাহ করতে শুরু করে। |
2. সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসের সুবিধাজনক বৈশিষ্ট্য
সিলিকন কার্বাইড (SiC) বর্তমানে সবচেয়ে পরিপক্ক ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান। সারা বিশ্বের দেশগুলি SiC-এর গবেষণাকে অত্যন্ত গুরুত্ব দেয় এবং সক্রিয় উন্নয়নে প্রচুর জনশক্তি ও বস্তুগত সম্পদ বিনিয়োগ করেছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ইউরোপ, জাপান, প্রভৃতি নয় শুধুমাত্র জাতীয় পর্যায়ে সংশ্লিষ্ট গবেষণা পরিকল্পনা প্রণয়ন করা হয়েছে, এবং কিছু আন্তর্জাতিক ইলেকট্রনিক্স জায়ান্টও সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের উন্নয়নে প্রচুর বিনিয়োগ করেছে।
সাধারণ সিলিকনের সাথে তুলনা করে, সিলিকন কার্বাইড ব্যবহার করে উপাদানগুলির নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে:
উচ্চ-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য:
সিলিকন কার্বাইড ডিভাইস সমতুল্য সিলিকন ডিভাইসের ভোল্টেজ প্রতিরোধের 10 গুণ।
সিলিকন কার্বাইড Schottky টিউবের ভোল্টেজ প্রতিরোধ ক্ষমতা 2400V পৌঁছাতে পারে।
সিলিকন কার্বাইড ফিল্ড ইফেক্ট টিউবগুলি হাজার হাজার ভোল্টের ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে এবং তাদের অন-স্টেট রেজিস্ট্যান্স খুব বেশি নয়।
উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য:
উচ্চ-তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য:
আজ, যখন Si উপকরণগুলি তাত্ত্বিক কর্মক্ষমতা সীমার কাছাকাছি, তখন SiC পাওয়ার ডিভাইসগুলিকে সর্বদা "আদর্শ ডিভাইস" হিসাবে গণ্য করা হয়েছে এবং তাদের উচ্চ প্রতিরোধী ভোল্টেজ, কম ক্ষতি, উচ্চ দক্ষতা এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে উচ্চ প্রত্যাশিত। যাইহোক, পূর্ববর্তী Si উপাদান ডিভাইসগুলির সাথে তুলনা করে, SiC পাওয়ার ডিভাইসগুলির কার্যকারিতা এবং খরচের মধ্যে ভারসাম্য এবং উচ্চ প্রযুক্তির জন্য তাদের চাহিদা সিআইসি পাওয়ার ডিভাইসগুলি সত্যিকারের জনপ্রিয় হয়ে উঠতে পারে কিনা তার মূল বিষয় হয়ে উঠবে।
বর্তমানে, কম-পাওয়ার সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসগুলি পরীক্ষাগার থেকে ব্যবহারিক ডিভাইস উত্পাদন পর্যায়ে প্রবেশ করেছে। বর্তমানে, সিলিকন কার্বাইড ওয়েফারের দাম এখনও তুলনামূলকভাবে বেশি এবং তাদের অনেক ত্রুটি রয়েছে। ক্রমাগত গবেষণা এবং উন্নয়নের মাধ্যমে, আশা করা হচ্ছে যে সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসগুলি 2010 সালের মধ্যে পাওয়ার ডিভাইসের বাজারে আধিপত্য বিস্তার করবে। কিন্তু এটি এমন নয়।
3. সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসের বর্তমান উন্নয়ন পরিস্থিতি কি?
1. প্রযুক্তিগত পরামিতি: উদাহরণস্বরূপ, Schottky ডায়োড ভোল্টেজ 250 ভোল্ট থেকে 1,000 ভোল্টের বেশি, চিপ এরিয়া ছোট, কিন্তু কারেন্ট মাত্র কয়েক দশ amps। অপারেটিং তাপমাত্রা 180 ডিগ্রিতে বাড়ানো হয়, যা 600 ডিগ্রি প্রবর্তন থেকে অনেক দূরে। ভোল্টেজ ড্রপ আরও বেশি অসন্তোষজনক, এটি সিলিকন উপাদান থেকে আলাদা নয় এবং উচ্চ ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ অবশ্যই 2V এ পৌঁছাতে হবে।
2. বাজার মূল্য: সিলিকন উপাদান উৎপাদনের প্রায় 5 থেকে 6 গুণ।
4. সিলিকন কার্বাইডের বিকাশে অসুবিধাগুলি কী কী (SiC) ডিভাইস?সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসগুলির বিকাশে সমস্যাটি চিপের নীতিগত নকশা নয়, বিশেষ করে চিপের কাঠামোর নকশা। এটি সমাধান করা কঠিন নয়। অসুবিধাটি চিপ কাঠামোর উত্পাদন প্রক্রিয়া উপলব্ধি করার মধ্যে রয়েছে। উদাহরণগুলি নিম্নরূপ: 1. সিলিকন কার্বাইড ওয়েফারের মাইক্রোপাইপ ত্রুটির ঘনত্ব। 2. এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার দক্ষতা কম। 3. ডোপিং প্রক্রিয়ার বিশেষ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।
4. ওহমিক যোগাযোগের উত্পাদন। 5. সমর্থনকারী উপকরণ তাপমাত্রা প্রতিরোধের.
উপরের মাত্র কয়েকটি উদাহরণ, সব নয়। সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টর সারফেস ট্রেঞ্চিং প্রক্রিয়া, টার্মিনাল প্যাসিভেশন প্রক্রিয়া এবং সিলিকন কার্বাইড MOSFET ডিভাইসের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বের উপর গেট অক্সাইড স্তরের ইন্টারফেস অবস্থার প্রভাবের মতো এখনও অনেক প্রক্রিয়া সমস্যা রয়েছে যার কোনো আদর্শ সমাধান নেই। ইন্ডাস্ট্রি কি এখনো ঐকমত্যে পৌঁছেছে? সামঞ্জস্যপূর্ণ উপসংহার, ইত্যাদি, সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইসগুলির দ্রুত বিকাশকে ব্যাপকভাবে বাধা দিয়েছে।
5. সিলিকন কার্বাইডের প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্রের উন্নয়ন ওভারভিউ
বর্তমানে, অর্ধপরিবাহী উপকরণের তৃতীয় প্রজন্ম পরিষ্কার শক্তি এবং ইলেকট্রনিক তথ্য প্রযুক্তির একটি নতুন প্রজন্মের বিপ্লব ঘটাচ্ছে। আলো, গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি, ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স সরঞ্জাম, নতুন শক্তির যানবাহন, স্মার্ট গ্রিড বা সামরিক সরবরাহ যাই হোক না কেন, এই উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রচুর চাহিদা রয়েছে৷ তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির বিকাশ অনুসারে, এর প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলি হল সেমিকন্ডাক্টর আলো, পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস, লেজার এবং ডিটেক্টর এবং অন্যান্য চারটি ক্ষেত্র।
1. অর্ধপরিবাহী আলো
চারটি প্রয়োগ ক্ষেত্রের মধ্যে, অর্ধপরিবাহী আলো শিল্পটি দ্রুততম বিকাশ করেছে এবং কয়েক বিলিয়ন ডলারের শিল্প স্কেল তৈরি করেছে।
2. পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস
পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রয়োগ সবে শুরু হয়েছে, এবং বাজারের আকার মাত্র কয়েকশ মিলিয়ন মার্কিন ডলার। এর প্রয়োগ প্রধানত সামরিক অত্যাধুনিক সরঞ্জামের ক্ষেত্রে কেন্দ্রীভূত এবং ধীরে ধীরে বেসামরিক ক্ষেত্রে প্রসারিত হচ্ছে।
3. লেজার এবং ডিটেক্টর
লেজার এবং ডিটেক্টর অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে, GaN-ভিত্তিক লেজারগুলি একটি বিস্তৃত বর্ণালী পরিসীমা কভার করতে পারে এবং নীল, সবুজ এবং অতিবেগুনী লেজার এবং অতিবেগুনী সনাক্তকরণের উত্পাদন উপলব্ধি করতে পারে।
4. অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন
অত্যাধুনিক গবেষণার ক্ষেত্রে, প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি সৌর কোষ, বায়োসেন্সর, জল-ভিত্তিক হাইড্রোজেন উত্পাদন মিডিয়া এবং অন্যান্য উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বর্তমানে, এই গরম অঞ্চলগুলি এখনও গবেষণাগার গবেষণা এবং উন্নয়ন পর্যায়ে রয়েছে।
বর্তমানে, অর্ধপরিবাহী উপকরণের তৃতীয় প্রজন্ম পরিষ্কার শক্তি এবং ইলেকট্রনিক তথ্য প্রযুক্তির একটি নতুন প্রজন্মের বিপ্লব ঘটাচ্ছে। আলো, গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি, ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স সরঞ্জাম, নতুন শক্তির যানবাহন, স্মার্ট গ্রিড বা সামরিক সরবরাহ যাই হোক না কেন, এই উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রচুর চাহিদা রয়েছে৷ তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির বিকাশ অনুসারে, এর প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলি হল সেমিকন্ডাক্টর আলো, পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস, লেজার এবং ডিটেক্টর এবং অন্যান্য চারটি ক্ষেত্র।
1. অর্ধপরিবাহী আলো
চারটি প্রয়োগ ক্ষেত্রের মধ্যে, অর্ধপরিবাহী আলো শিল্পটি দ্রুততম বিকাশ করেছে এবং কয়েক বিলিয়ন ডলারের শিল্প স্কেল তৈরি করেছে।
2. পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস
পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রয়োগ সবে শুরু হয়েছে, এবং বাজারের আকার মাত্র কয়েকশ মিলিয়ন মার্কিন ডলার। এর প্রয়োগ প্রধানত সামরিক অত্যাধুনিক সরঞ্জামের ক্ষেত্রে কেন্দ্রীভূত এবং ধীরে ধীরে বেসামরিক ক্ষেত্রে প্রসারিত হচ্ছে।
3. লেজার এবং ডিটেক্টর
লেজার এবং ডিটেক্টর অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে, GaN-ভিত্তিক লেজারগুলি একটি বিস্তৃত বর্ণালী পরিসীমা কভার করতে পারে এবং নীল, সবুজ এবং অতিবেগুনী লেজার এবং অতিবেগুনী সনাক্তকরণের উত্পাদন উপলব্ধি করতে পারে।
4. অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন
অত্যাধুনিক গবেষণার ক্ষেত্রে, প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি সৌর কোষ, বায়োসেন্সর, জল-ভিত্তিক হাইড্রোজেন উত্পাদন মিডিয়া এবং অন্যান্য উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বর্তমানে, এই গরম অঞ্চলগুলি এখনও গবেষণাগার গবেষণা এবং উন্নয়ন পর্যায়ে রয়েছে।
