सिलिकॉन कार्बाइड की विशेषताएं

ऊष्मीय चालकता

तापीय चालकता इस बात का माप है कि किसी सामग्री के माध्यम से ऊष्मा कितनी आसानी से स्थानांतरित होती है। यह अर्धचालकों का एक प्रमुख गुण है, क्योंकि यह इंगित करता है कि कोई सामग्री किस हद तक गर्मी को प्रभावी ढंग से नष्ट करने में सक्षम है (बढ़ी हुई धारा के कारण बढ़ी हुई शक्ति के कारण गर्मी का संचय), जिससे इसकी वोल्टेज और वर्तमान क्षमताओं में वृद्धि होती है।

सिलिकॉन की तापीय चालकता 130 W/(m⋅K) है, जो सिलिकॉन कार्बाइड (490 W/(m⋅K) की तुलना में काफी कम है, जिससे सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक गर्मी को अधिक कुशलता से नष्ट कर सकते हैं और उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज का सामना कर सकते हैं।

थर्मल विस्तार

थर्मल विस्तार तब होता है जब कोई सामग्री तापमान में परिवर्तन के कारण आकार या आकार बदलती है - लेकिन चरण नहीं बदलती है, जैसे कि तरल से गैस में। एक सामान्य उदाहरण अटकी हुई बोतल के ढक्कन पर गर्म पानी लगाना है ताकि वह आसानी से खुलने के लिए फूल जाए।

सिलिकॉन कार्बाइड में थर्मल विस्तार का गुणांक बहुत कम होता है, जिसका अर्थ है कि यह उच्च तापमान (और उच्च वोल्टेज) पर अपने आकार, ताकत और प्रदर्शन को बेहतर बनाए रखता है, जो सिलिकॉन करने में सक्षम नहीं हो सकता है।

विद्युत क्षेत्र की ताकत

दो अन्य प्रमुख और प्रासंगिक अर्धचालक गुण सामग्री का बैंड गैप और अधिकतम विद्युत क्षेत्र की ताकत हैं।

एक अर्धचालक सामग्री अणु में, इलेक्ट्रॉन विभिन्न बैंडों के बीच चलते हैं: वह क्षेत्र जिस पर उन्हें कब्जा करना चाहिए क्योंकि बैंड के बीच कोई ऊर्जा स्थिति नहीं है। बैंड गैप (या ऊर्जा गैप) एक इलेक्ट्रॉन के लिए वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में संक्रमण करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है, जिससे बिजली का संचालन किया जा सके। जब अर्धचालक विद्युत ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इस प्रवाहकीय अवस्था में प्रवेश करते हैं, तो वे अद्वितीय इन्सुलेटर/कंडक्टर हाइब्रिड गुण प्रदर्शित करते हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालकों में सिलिकॉन-आधारित अर्धचालकों की तुलना में तीन गुना अधिक ऊर्जा अंतर होता है, जो उन्हें सिलिकॉन की तुलना में उच्च विद्युत क्षेत्र की ताकत का सामना करने की अनुमति देता है, जिससे उन्हें उच्च वोल्टेज और तापमान पर काम करने की अनुमति मिलती है।

सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालकों में एक बड़ा ऊर्जा अंतर होता है और सिलिकॉन-आधारित अर्धचालकों की तुलना में गर्मी को बेहतर ढंग से सहन और नष्ट कर सकता है। उनके अन्य फायदे भी हैं:

सिलिकॉन कार्बाइड का उच्च ऊर्जा अंतर उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में बहुत उपयोगी है क्योंकि उच्च ऊर्जा अंतर उच्च परिचालन प्रदर्शन वाले छोटे अर्धचालक उपकरणों के लिए अनुमति देता है।

डायोड के लिए, एक सामान्य प्रकार का अर्धचालक उपकरण, ब्रेकडाउन वोल्टेज वह वोल्टेज है जिस पर डायोड के माध्यम से एक उलटा लागू धारा प्रवाहित हो सकती है। सिलिकॉन कार्बाइड का उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज इसे MOSFETs के लिए आदर्श बनाता है।

यह MOSFETs में एक और महत्वपूर्ण अर्धचालक सुविधा की ओर ले जाता है: रिवर्स रिकवरी टाइम। यदि MOSFET रिवर्स बायस स्थिति में चला जाता है, तो सामान्य स्थिति में लौटने में लगने वाले समय को रिवर्स रिकवरी टाइम के रूप में जाना जाता है। इस समय के दौरान, धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित हो सकती है और सिस्टम को ऊर्जा हानि का अनुभव होता है। इन मामलों में, SiC उपकरणों में बहुत तेज़ रिवर्स रिकवरी समय और नगण्य ऊर्जा हानि होती है, जो Si उपकरणों के मामले में नहीं है।

डोपिंग (अशुद्धियाँ जोड़ने) के मामले में सिलिकॉन कार्बाइड सिलिकॉन की तुलना में अधिक लचीला है। इसे केवल विशिष्ट परिस्थितियों में बिजली का संचालन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जैसे कि प्रकाश जो एक विशिष्ट तीव्रता (अवरक्त, दृश्यमान, या पराबैंगनी) से गुजरता है, जो सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक को अधिक बहुमुखी बनाता है।