سلام نو-سرویس گردشگری: دیدار با مواد جدید غلبه بر اقتصاد الکتریکی:Top of FormBottom of Form
یه تراشه کاربید سیلیکونی در آزمایشگاه در دانشگاه شیکاگو با وجود داشتن هزینه بالاتر از سیلیکون، مواد برای الکترونیک قدرت ارزشمندی است.
داستان الکترونیک مدرن اغلب با پیشرفت بی‌امان میکروچیپ‌های مبتنی بر سیلیکون که اطلاعات را در رایانه‌ها، تلفن‌ها و به طور فزاینده‌ای، هر چیز دیگری پردازش می‌کنند، برابری می‌کند. قانون مور به خلاصه‌ای شناخته شده از اینکه چگونه آن تراشه‌ها همیشه جمع و جورتر و قدرتمندتر می‌شوند تبدیل شده است.
اما الکترونیک همچنین نقش بحرانی و کمتر جشن گرفته شده‌ای در زندگی مدرن دارد: هدایت برق که تمام گجت‌های ما را قدرت می‌دهد. این زمینه که با استعداد "الکترونیک قدرت" نامیده می‌شود، با تعویض مهندسان به دستگاه‌های کنترل قدرت نه بر اساس تراشه‌های سیلیکونی بلکه بر روی مواد جدیدی که برق را با سرعت و کارآمدتری اداره می‌کنند، به سرعت در حال تغییر است.
این موج از مواد جدید در سال ۲۰۱۷ از آزمایشگاه ترکید، زمانی که تسلا با لحظه‌ای محوری در تاریخ خود مواجه شد. این شرکت دو مدل موفق خودروی لوکس منتشر کرده بود، اما در تلاش برای تبدیل شدن به یک خودروساز بزرگ، آینده این شرکت را در ساخت یک خودروی ارزان تر و بازار انبوه قمار کرد.
هنگامی که تسلا مدل ۳ خود را منتشر کرد، لبه فنی مخفیانه‌ای بر سر رقابت داشت: ماده‌ای به نام سیلیکون کاربید. یکی از بخش‌های کلیدی یک خودروی الکتریکی اینورترهای کششی است که برق را از باتری‌ها می‌گیرند، آن را به شکل دیگری تبدیل می‌کنند و به موتورهایی که چرخ‌ها را می‌چرخانند تغذیه می‌کنند.
در حالی که اینورترهای کشش قبلی بر اساس سیلیکون ساخته شده بودند، مدل ۳ از سیلیکون کاربید، یا SiC ساخته شده بود، ترکیبی که هم حاوی سیلیکون و هم کربن است. مدل ۳ در بخشی از الکترونیک قدرت پیشگامانه نشان داد که اتومبیل‌های الکتریکی می‌توانند در مقیاس بزرگ کار کنند. (همچنین تسلا را به یکی از با ارزش‌ترین شرکت‌های جهان تبدیل کرد.)
با افزایش سریع تسلا، خودروسازان دیگر به طور تهاجمی برای برق رسانی ناوگان‌های خود حرکت کرده‌اند.
سیلیکون و سیلیکون کاربید در الکترونیک مفید هستند زیرا نیمه هادی هستند: آن‌ها می‌توانند بین هادی الکتریکی بودن، همان طور که فلزات هستند و عایق‌ها، همان طور که بیشتر پلاستیک‌ها هستند، سوئیچ کنند. این توانایی باعث می‌شود نیمه هادی‌ها مواد کلیدی در ترانزیستورها و بلوک‌های ساختمانی اساسی از الکترونیک مدرن است.
سیلیکون کاربید با سیلیکون متفاوت است که در آن باندگاپ گسترده‌ای دارد، به این معنی که نیاز به انرژی بیشتری برای تعویض بین دو حالت دارد. باندگاپ پهن، یا WBG، نیمه هادی‌ها در الکترونیک قدرت سودمند هستند زیرا می‌توانند قدرت بیشتری را کارآمدتر حرکت دهند.
به تازگی محققان استفاده از گالیم نیترید را برای بهبود الکترونیک قدرت آغاز کرده‌اند. این ماده در طول چند سال گذشته در آداپتورها برای شارژ تلفن‌ها و رایانه‌ها به نتیجه تجاری رسید. این آداپتورها کوچکتر، سبک تر، شارژ سریع تر و کارآمدتر از آداپتورهای سنتی هستند که از ترانزیستورهای سیلیکونی استفاده می‌کنند.
یول دولوپمنت تخمین می زند که بازار گالیوم-نیترید در سال ۲۰۲۷ از مجموع حدود ۲۰۰ میلیون دلار خود در سال جاری به ۲ میلیارد دلار رشد خواهد کرد.
قبل از همه گیر افزایش تجارت جهانی، کاربید سیلیکون و گالیوم نیترید در حال رمپ کردن سریع و شرکت‌های علاقه‌مند به مواد امضا معاملات عرضه با تولید کنندگان، که همراه هموار نقل مکان کرد.
حتی با ارتقاء شرکت‌ها به سیلیکون کاربید و گالیوم نیترید، محققان در حال توسعه مواد جدید WBG هستند که می‌تواند الکترونیک قدرت را بیشتر بهبود بخشد.
نظر شما