හැඳින්වීම
බලශක්ති තාක්‍ෂණය නවීන ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල මූලික ගල වන අතර තාක්‍ෂණය දියුණු වන විට වැඩි දියුණු කළ බල පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය සඳහා ඉල්ලුම අඛණ්ඩව ඉහළ යයි. මෙම සන්දර්භය තුළ, අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය තෝරාගැනීම තීරණාත්මක වේ. සාම්ප්‍රදායික සිලිකන් (Si) අර්ධ සන්නායක තවමත් බහුලව භාවිතා වන අතර, Gallium Nitride (GaN) සහ Silicon Carbide (SiC) වැනි නැගී එන ද්රව්ය ඉහළ ක්‍රියාකාරී බලශක්ති තාක්‍ෂණයන්හි වැඩි වැඩියෙන් ප්‍රමුඛත්වය ලබා ගනී. අනාගත බල පද්ධතිවල GaN සහ SiC අත්‍යවශ්‍ය වන්නේ මන්දැයි තේරුම් ගැනීමට මෙම ලිපිය බල තාක්ෂණයේ මෙම ද්රව්ය තුන අතර ඇති වෙනස්කම්, ඒවායේ යෙදුම් අවස්ථා සහ වර්තමාන වෙළඳපල ප්‍රවණතා ගවේෂණය කරනු ඇත.
1. සිලිකන් (Si) - සම්ප්රදායික බලශක්ති අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය
1.1 ලක්ෂණ සහ වාසි
සිලිකන් යනු බලශක්ති අර්ධ සන්නායක ක්ෂේත්‍රයේ පුරෝගාමී ද්‍රව්‍යය වන අතර, ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ දශක ගනනාවක් භාවිතා කරයි. Si-පාදක උපාංග පරිණත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සහ පුළුල් යෙදුම් පදනමකින් සමන්විත වන අතර, අඩු පිරිවැය සහ හොඳින් ස්ථාපිත සැපයුම් දාමයක් වැනි වාසි ලබා දෙයි. සිලිකන් උපාංග හොඳ විද්‍යුත් සන්නායකතාවක් ප්‍රදර්ශනය කරයි, අඩු බල පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල සිට අධි බලැති කාර්මික පද්ධති දක්වා විවිධ බල ඉලෙක්ට්‍රොනික යෙදුම් සඳහා ඒවා සුදුසු වේ.
1.2 සීමාවන්
කෙසේ වෙතත්, බලශක්ති පද්ධතිවල ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව සහ කාර්ය සාධනය සඳහා ඉල්ලුම වර්ධනය වන විට, සිලිකන් උපාංගවල සීමාවන් පැහැදිලිව පෙනේ. පළමුව, සිලිකන් අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-උෂ්ණත්ව තත්වයන් යටතේ දුර්වල ලෙස ක්‍රියා කරයි, බලශක්ති පාඩු වැඩි කිරීමට සහ පද්ධති කාර්යක්ෂමතාව අඩු කිරීමට හේතු වේ. මීට අමතරව, සිලිකන් වල අඩු තාප සන්නායකතාවය, ඉහළ බල යෙදවුම් වලදී තාප කළමනාකරණය අභියෝගාත්මක කරයි, පද්ධති විශ්වසනීයත්වය සහ ආයු කාලය කෙරෙහි බලපායි.
1.3 යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර
මෙම අභියෝග මධ්‍යයේ වුවද, බොහෝ සාම්ප්‍රදායික යෙදුම්වල, විශේෂයෙන්ම පිරිවැය-සංවේදී පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ AC-DC පරිවර්තක, DC-DC පරිවර්තක, ගෘහ උපකරණ සහ පුද්ගලික පරිගණක උපාංග වැනි අඩු-මැද-බල යෙදුම්වල සිලිකන් උපාංග ප්‍රමුඛව පවතී.
2. ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් (GaN) - නැගී එන ඉහළ ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යයක්
2.1 ලක්ෂණ සහ වාසි
ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් යනු පුළුල් කලාප පරතරයකිඅර්ධ සන්නායකඉහළ බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්‍රයකින්, ඉහළ ඉලෙක්ට්‍රෝන සංචලතාවකින් සහ අඩු ප්‍රතිරෝධයකින් සංලක්ෂිත ද්රව්ය. සිලිකන් හා සසඳන විට, GaN උපාංගවලට වැඩි සංඛ්‍යාතවල ක්‍රියා කළ හැකි අතර, බල සැපයුම්වල නිෂ්ක්‍රීය සංරචකවල ප්‍රමාණය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කර බල ඝණත්වය වැඩි කරයි. එපමනක් නොව, GaN උපාංගවලට ඒවායේ අඩු සන්නායකතාවය සහ මාරුවීම් අලාභයන් හේතුවෙන් බල පද්ධති කාර්යක්ෂමතාව විශාල ලෙස ඉහළ නැංවිය හැකිය, විශේෂයෙන් මධ්‍යම සිට අඩු බලය, අධි-සංඛ්‍යාත යෙදුම්.
2.2 සීමාවන්
GaN හි සැලකිය යුතු කාර්ය සාධන වාසි තිබියදීත්, එහි නිෂ්පාදන පිරිවැය සාපේක්ෂ වශයෙන් ඉහළ මට්ටමක පවතී, කාර්යක්ෂමතාව සහ ප්‍රමාණය තීරණාත්මක වන ඉහළ මට්ටමේ යෙදුම් සඳහා එහි භාවිතය සීමා කරයි. මීට අමතරව, දිගුකාලීන විශ්වසනීයත්වය සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන පරිණතභාවය තවදුරටත් තහවුරු කිරීම අවශ්‍ය වන GaN තාක්‍ෂණය තවමත් සාපේක්ෂ වශයෙන් සංවර්ධනයේ මුල් අවධියේ පවතී.
2.3 යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර
GaN උපාංගවල අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-කාර්යක්ෂමතා ලක්ෂණ, වේගවත් චාජර්, 5G සන්නිවේදන බල සැපයුම්, කාර්යක්ෂම ඉන්වර්ටර් සහ අභ්‍යවකාශ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ ඇතුළු බොහෝ නැගී එන ක්ෂේත්‍රවල ඒවා භාවිතා කිරීමට හේතු වී ඇත. තාක්ෂණයේ දියුණුව සහ පිරිවැය අඩු වන විට, පුළුල් පරාසයක යෙදුම් සඳහා GaN වඩාත් ප්‍රමුඛ කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.
3. සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) - අධි වෝල්ටීයතා යෙදුම් සඳහා කැමති ද්රව්ය
3.1 ලක්ෂණ සහ වාසි
සිලිකන් කාබයිඩ් යනු සිලිකන් වලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස ඉහල බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්‍රයක්, තාප සන්නායකතාවය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්තෘප්ත ප්‍රවේගය සහිත තවත් පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යයකි. SiC උපාංග අධි-වෝල්ටීයතා සහ අධි බල යෙදුම්වල, විශේෂයෙන්ම විදුලි වාහන (EVs) සහ කාර්මික ඉන්වර්ටර් වල විශිෂ්ටයි. SiC හි අධි වෝල්ටීයතා ඉවසීම සහ අඩු මාරුවීම් පාඩු කාර්යක්ෂම බල පරිවර්තනය සහ බල ඝණත්ව ප්‍රශස්තකරණය සඳහා කදිම තේරීමක් කරයි.
3.2 සීමාවන්
GaN හා සමානව, SiC උපාංග සංකීර්ණ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සමඟ නිෂ්පාදනය කිරීමට මිල අධික වේ. මෙය EV බල පද්ධති, පුනර්ජනනීය බලශක්ති පද්ධති, අධි-වෝල්ටීයතා ඉන්වර්ටර් සහ ස්මාර්ට් ජාලක උපකරණ වැනි ඉහළ වටිනාකමකින් යුත් යෙදුම් සඳහා ඔවුන්ගේ භාවිතය සීමා කරයි.
3.3 යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර
SiC හි කාර්යක්ෂම, අධි-වෝල්ටීයතා ලක්ෂණ එය EV ඉන්වර්ටර් සහ චාජර්, අධි බලැති සූර්ය ඉන්වර්ටර්, සුළං බල පද්ධති සහ තවත් බොහෝ දේ වැනි අධි බලැති, අධි-උෂ්ණත්ව පරිසරවල ක්‍රියාත්මක වන බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා පුළුල් ලෙස අදාළ වේ. වෙළඳපල ඉල්ලුම වර්ධනය වන විට සහ තාක්‍ෂණය දියුණු වන විට, මෙම ක්ෂේත්‍රවල SiC උපාංග යෙදීම අඛණ්ඩව පුළුල් වනු ඇත.
4. වෙළඳපල ප්‍රවණතා විශ්ලේෂණය
4.1 GaN සහ SiC වෙළඳපලවල වේගවත් වර්ධනය
වර්තමානයේ, බලශක්ති තාක්ෂණ වෙළඳපොළ පරිවර්තනයකට භාජනය වෙමින් පවතී, සම්ප්රදායික සිලිකන් උපාංගවලින් GaN සහ SiC උපාංග වෙත ක්රමයෙන් මාරු වේ. වෙළඳපල පර්යේෂණ වාර්තා වලට අනුව, GaN සහ SiC උපාංග සඳහා වෙළඳපල ශීඝ්‍රයෙන් ව්‍යාප්ත වෙමින් පවතින අතර ඉදිරි වසරවලදී එහි ඉහළ වර්ධන පථය දිගටම කරගෙන යනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. මෙම ප්රවණතාවය මූලික වශයෙන් සාධක කිහිපයක් මගින් මෙහෙයවනු ලැබේ:
- **විදුලි වාහනවල නැගීම**: EV වෙළඳපොළ ශීඝ්‍රයෙන් ප්‍රසාරණය වන විට, අධි-කාර්යක්ෂමතාව, අධි-වෝල්ටීයතා බලශක්ති අර්ධ සන්නායක සඳහා ඇති ඉල්ලුම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වෙමින් පවතී. SiC උපාංග, අධි-වෝල්ටීයතා යෙදුම්වල ඒවායේ ඉහළ කාර්යසාධනය හේතුවෙන්, වඩාත් කැමති තේරීම බවට පත්ව ඇතEV බල පද්ධති.
- **පුනර්ජනනීය බලශක්ති සංවර්ධනය**: සූර්ය බලය සහ සුළං බලය වැනි පුනර්ජනනීය බලශක්ති උත්පාදන පද්ධති සඳහා කාර්යක්ෂම බලශක්ති පරිවර්තන තාක්ෂණයන් අවශ්‍ය වේ. SiC උපාංග, ඒවායේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව සහ විශ්වසනීයත්වය, මෙම පද්ධතිවල බහුලව භාවිතා වේ.
- **පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උත්ශ්‍රේණි කිරීම**: ස්මාර්ට්ෆෝන් සහ ලැප්ටොප් වැනි පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහ දිගු බැටරි ආයු කාලයක් කරා පරිණාමය වන විට, GaN උපාංග ඒවායේ අධි-සංඛ්‍යාත සහ ඉහළ-කාර්යක්ෂම ලක්ෂණ හේතුවෙන් වේගවත් චාජර් සහ බල ඇඩැප්ටරවල වැඩි වැඩියෙන් භාවිතා වේ.
4.2 GaN සහ SiC තෝරා ගන්නේ ඇයි
GaN සහ SiC වෙත පුලුල්ව පැතිරුනු අවධානය යොමු වන්නේ විශේෂිත යෙදුම්වල සිලිකන් උපාංගවලට වඩා ඒවායේ උසස් ක්‍රියාකාරිත්වයෙනි.
- **ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව**: GaN සහ SiC උපාංග අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-වෝල්ටීයතා යෙදුම්වල විශිෂ්ටයි, බලශක්ති පාඩු සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීම සහ පද්ධති කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම. විදුලි වාහන, පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සහ ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සඳහා මෙය විශේෂයෙන් වැදගත් වේ.
- **කුඩා ප්‍රමාණය**: GaN සහ SiC උපාංගවලට වැඩි සංඛ්‍යාතවල ක්‍රියා කළ හැකි නිසා, බල නිර්මාණකරුවන්ට නිෂ්ක්‍රීය සංරචකවල ප්‍රමාණය අඩු කළ හැකි අතර එමඟින් සමස්ත බල පද්ධතියේ ප්‍රමාණය හැකිලී යයි. පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ අභ්‍යවකාශ උපකරණ වැනි කුඩාකරණය සහ සැහැල්ලු මෝස්තර ඉල්ලා සිටින යෙදුම් සඳහා මෙය ඉතා වැදගත් වේ.
- **වැඩි වූ විශ්වසනීයත්වය**: SiC උපාංග ඉහළ උෂ්ණත්ව, අධි-වෝල්ටීයතා පරිසරයන් තුළ සුවිශේෂී තාප ස්ථායීතාවය සහ විශ්වසනීයත්වය ප්‍රදර්ශනය කරයි, බාහිර සිසිලනය සඳහා අවශ්‍යතාවය අඩු කිරීම සහ උපාංග ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි.
5. නිගමනය
නවීන බලශක්ති තාක්ෂණයේ පරිණාමය තුළ, අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය තෝරාගැනීම සෘජුවම පද්ධතියේ ක්රියාකාරිත්වය සහ යෙදුම් විභවය කෙරෙහි බලපායි. සිලිකන් තවමත් සාම්ප්‍රදායික බල යෙදුම් වෙළඳපොලේ ආධිපත්‍යය දරන අතර, GaN සහ SiC තාක්ෂණයන් පරිණත වන විට කාර්යක්ෂම, අධි-ඝනත්ව සහ ඉහළ-විශ්වාසනීය බලශක්ති පද්ධති සඳහා කදිම තේරීම් බවට පත්වෙමින් තිබේ.
GaN ඉක්මනින් පාරිභෝගිකයා විනිවිද යයිඉලෙක්ට්රොනික උපකරණසහ එහි අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-කාර්යක්ෂමතා ලක්ෂණ හේතුවෙන් සන්නිවේදන අංශ වන අතර, අධි වෝල්ටීයතා, අධි බල යෙදුම්වල සුවිශේෂී වාසි සහිත SiC, විද්‍යුත් වාහන සහ පුනර්ජනනීය බලශක්ති පද්ධතිවල ප්‍රධාන ද්‍රව්‍යයක් බවට පත්වෙමින් තිබේ. පිරිවැය අඩුවීම සහ තාක්‍ෂණය දියුණු වන විට, GaN සහ SiC විසින් සිලිකන් උපාංග පුළුල් පරාසයක යෙදුම් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වන අතර, බලශක්ති තාක්‍ෂණය සංවර්ධනයේ නව අවධියකට තල්ලු කරයි.
GaN සහ SiC විසින් මෙහෙයවන ලද මෙම විප්ලවය බලශක්ති පද්ධති සැලසුම් කරන ආකාරය වෙනස් කරනවා පමණක් නොව, පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල සිට බලශක්ති කළමනාකරණය දක්වා විවිධ කර්මාන්තවලට දැඩි ලෙස බලපානු ඇත, ඒවා ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් සහ වඩාත් පරිසර හිතකාමී දිශාවන් කරා තල්ලු කරයි.
පසු කාලය: අගෝස්තු-28-2024