व्यापक उपयोग के लिए सिलिकॉन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड, जिसे SiC के नाम से भी जाना जाता है, एक अर्धचालक आधार सामग्री है जिसमें शुद्ध सिलिकॉन और शुद्ध कार्बन होता है। आप SiC को नाइट्रोजन या फॉस्फोरस के साथ मिलाकर n-प्रकार का अर्धचालक बना सकते हैं या इसे बेरिलियम, बोरॉन, एल्युमिनियम या गैलियम के साथ मिलाकर p-प्रकार का अर्धचालक बना सकते हैं। जबकि सिलिकॉन कार्बाइड की कई किस्में और शुद्धताएँ मौजूद हैं, अर्धचालक-ग्रेड गुणवत्ता वाला सिलिकॉन कार्बाइड पिछले कुछ दशकों में ही उपयोग के लिए सामने आया है।

ऐतिहासिक रूप से, निर्माता बियरिंग, हीटिंग मशीनरी घटकों, कार ब्रेक और यहां तक ​​कि चाकू तेज करने वाले उपकरणों जैसे उपकरणों के लिए उच्च तापमान सेटिंग में सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स और अर्धचालक अनुप्रयोगों में, SiC के मुख्य लाभ ये हैं:

उच्च तापीय चालकता 120-270 W/mK

4.0x10^-6/ डिग्री का कम तापीय प्रसार गुणांक

उच्चतम अधिकतम धारा घनत्व

ये तीनों विशेषताएँ मिलकर SiC को बेहतरीन विद्युत चालकता प्रदान करती हैं, खास तौर पर जब इसकी तुलना SiC के ज़्यादा लोकप्रिय चचेरे भाई सिलिकॉन से की जाती है। SiC की भौतिक विशेषताएँ इसे उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक फ़ायदेमंद बनाती हैं जहाँ उच्च धारा, उच्च तापमान और उच्च तापीय चालकता की आवश्यकता होती है।

हाल के वर्षों में, SiC सेमीकंडक्टर उद्योग में एक प्रमुख खिलाड़ी बन गया है, जो उच्च-शक्ति, उच्च-दक्षता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए MOSFETs, शॉटकी डायोड और पावर मॉड्यूल को शक्ति प्रदान करता है। सिलिकॉन MOSFETs की तुलना में अधिक महंगा होने पर, जो आमतौर पर 900V पर ब्रेकडाउन वोल्टेज तक सीमित होते हैं, SiC लगभग 10kV पर वोल्टेज थ्रेसहोल्ड की अनुमति देता है।

SiC में स्विचिंग लॉस भी बहुत कम होता है और यह उच्च ऑपरेटिंग आवृत्तियों का समर्थन कर सकता है, जो इसे वर्तमान में अपराजेय दक्षता प्राप्त करने की अनुमति देता है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जो 600 वोल्ट से अधिक पर संचालित होते हैं। उचित कार्यान्वयन के साथ, SiC डिवाइस कनवर्टर और इन्वर्टर सिस्टम के नुकसान को लगभग 50%, आकार को 300% और समग्र सिस्टम लागत को 20% तक कम कर सकते हैं। समग्र सिस्टम आकार में यह कमी SiC को वजन और स्थान-संवेदनशील अनुप्रयोगों में बेहद उपयोगी होने की क्षमता प्रदान करती है।

अपने बहुमुखी गुणों के कारण, सिलिकॉन कार्बाइड कई उच्च तापमान और पहनने-प्रतिरोधी अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक सामग्री है, जैसे:

लोहा, इस्पात, चीनी मिट्टी, अलौह धातु, ऊर्जा, रसायन आदि के उत्पादन में आग रोक का अनुप्रयोग।

रासायनिक उत्पादन में तथा टर्बाइन या इंजन परीक्षण में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में उच्च तापमान गैस सेंसर, जो कठोर, उच्च तापमान तथा संक्षारक वातावरण में ज्वलनशील तथा दहनशील गैसों का पता लगाता है।

सिरेमिक वेल्डिंग पाउडर

इलेक्ट्रॉनिक्स में सर्किट तत्वों के लिए अर्धचालक अपने उच्च वोल्टेज प्रतिरोध के कारण

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