ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ (SiC) ଆଉ କେବଳ ଏକ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ନୁହେଁ। ଏହାର ଅସାଧାରଣ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଏବଂ ତାପଜ ଗୁଣ ଏହାକୁ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ପାୱାର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ, EV ଇନଭର୍ଟର, RF ଡିଭାଇସ୍ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଅପରିହାର୍ଯ୍ୟ କରିଥାଏ। SiC ପଲିଟାଇପ୍ ମଧ୍ୟରେ,4H-SiCଏବଂ6H-SiCବଜାର ଉପରେ ପ୍ରାଧାନ୍ୟ ବିସ୍ତାର କରେ - କିନ୍ତୁ ସଠିକ୍ ବାଛିବା ପାଇଁ କେବଳ "ଯାହା ଶସ୍ତା" ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ ଆବଶ୍ୟକ।
ଏହି ଲେଖାଟି ଏକ ବହୁ-ପରିମାଣୀୟ ତୁଳନା ପ୍ରଦାନ କରେ4H-SiCଏବଂ 6H-SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍, ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ, ବୈଦ୍ୟୁତିକ, ତାପଜ, ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଧର୍ମ ଏବଂ ସାଧାରଣ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକୁ ଆବୃତ କରେ।
୧. ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ଏବଂ ଷ୍ଟାକିଂ କ୍ରମ
SiC ଏକ ବହୁରୂପୀ ସାମଗ୍ରୀ, ଅର୍ଥାତ୍ ଏହା ପଲିଟାଇପ୍ ନାମକ ଏକାଧିକ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ରହିପାରିବ। c-ଅକ୍ଷ ସହିତ Si–C ବାଇଲେୟରଗୁଡ଼ିକର ଷ୍ଟାକିଂ କ୍ରମ ଏହି ପଲିଟାଇପ୍ଗୁଡ଼ିକୁ ପରିଭାଷିତ କରେ:
-
4H-SiC: ଚାରି-ସ୍ତର ଷ୍ଟାକିଂ କ୍ରମ → c-ଅକ୍ଷ ସହିତ ଉଚ୍ଚ ସମସାମ୍ୟ।
-
6H-SiC: ଛଅ-ସ୍ତର ଷ୍ଟାକିଂ କ୍ରମ → ଟିକେ କମ୍ ପ୍ରତିସମତା, ଭିନ୍ନ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନ।
ଏହି ପାର୍ଥକ୍ୟ ବାହକ ଗତିଶୀଳତା, ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ଏବଂ ତାପଜ ଆଚରଣକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ।
| ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ | 4H-SiC | 6H-SiC | ଟିପ୍ପଣୀ |
|---|---|---|---|
| ସ୍ତର ଷ୍ଟାକିଂ | ଏବିସିବି | ଏବିସିଏସିବି | ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନ ଏବଂ ବାହକ ଗତିଶୀଳତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ |
| ସ୍ଫଟିକ ପ୍ରତିସମତା | ଷଡ଼ଭୁଜ (ଅଧିକ ସମାନ) | ଷଡ଼ଭୁଜ (ସାମାନ୍ୟ ଲମ୍ବା) | ଏଚିଂ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧିକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ |
| ସାଧାରଣ ୱାଫର ଆକାର | ୨-୮ ଇଞ୍ଚ | ୨-୮ ଇଞ୍ଚ | 4 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ଉପଲବ୍ଧତା ବୃଦ୍ଧି ପାଉଛି, 6 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ପରିପକ୍ୱ ହେଉଛି |
2. ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଗୁଣଧର୍ମ
ସବୁଠାରୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପାର୍ଥକ୍ୟ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାରେ ରହିଛି। ଶକ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଆବୃତ୍ତି ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ,ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ ଗତିଶୀଳତା, ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍, ଏବଂ ପ୍ରତିରୋଧକତାପ୍ରମୁଖ କାରଣଗୁଡ଼ିକ।
| ସମ୍ପତ୍ତି | 4H-SiC | 6H-SiC | ଡିଭାଇସ୍ ଉପରେ ପ୍ରଭାବ |
|---|---|---|---|
| ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ | ୩.୨୬ ଇଭି | ୩.୦୨ ଇଭି | 4H-SiC ରେ ବିସ୍ତୃତ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ଅଧିକ ବ୍ରେକଡାଉନ୍ ଭୋଲଟେଜ, କମ ଲିକେଜ୍ କରେଣ୍ଟକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ |
| ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ଗତିଶୀଳତା | ~୧୦୦୦ ସେମି²/ଭ।ସେ | ~୪୫୦ ସେମି²/ଭଟ୍·ସେ | 4H-SiC ରେ ଉଚ୍ଚ-ଭୋଲଟେଜ ଡିଭାଇସଗୁଡିକ ପାଇଁ ଦ୍ରୁତ ସୁଇଚିଂ |
| ଗାତ ଗତିଶୀଳତା | ~80 ସେମି²/ଭ।ସେ | ~90 ସେମି²/ଭ।ସେ | ଅଧିକାଂଶ ପାୱାର ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ କମ୍ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ |
| ପ୍ରତିରୋଧକତା | ୧୦³–୧୦⁶ Ω·ସେମି (ଅର୍ଦ୍ଧ-ଅନୁରୋଧକ) | ୧୦³–୧୦⁶ Ω·ସେମି (ଅର୍ଦ୍ଧ-ଅନୁରୋଧକ) | RF ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧି ସମାନତା ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ |
| ଡାଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କ | ~୧୦ | ~୯.୭ | 4H-SiC ରେ ଟିକିଏ ଅଧିକ, ଡିଭାଇସ୍ କାପାସିଟାନ୍ସକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ |
ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରକ୍ରିୟା:ପାୱାର MOSFET, Schottky ଡାୟୋଡ୍ ଏବଂ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ସୁଇଚିଂ ପାଇଁ, 4H-SiC ପସନ୍ଦ କରାଯାଏ। କମ୍-ପାୱାର କିମ୍ବା RF ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ 6H-SiC ଯଥେଷ୍ଟ।
3. ତାପଜ ଗୁଣ
ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତିଯୁକ୍ତ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ତାପ ଅପଚୟ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। 4H-SiC ଏହାର ତାପଜ ପରିବାହିତା ଯୋଗୁଁ ସାଧାରଣତଃ ଭଲ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ।
| ସମ୍ପତ୍ତି | 4H-SiC | 6H-SiC | ପ୍ରଭାବ |
|---|---|---|---|
| ତାପଜ ପରିବାହୀତା | ~୩.୭ ୱାଟ୍/ସେମି·କେଭିଟ୍ | ~3.0 ୱାଟ୍/ସେମି·କେଭିଟ୍ | 4H-SiC ତାପକୁ ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ବିସ୍ତାର କରେ, ତାପ ଚାପ ହ୍ରାସ କରେ |
| ତାପଜ ବିସ୍ତାରର ଗୁଣାଙ୍କ (CTE) | ୪.୨ × ୧୦⁻⁶ /କେ | ୪.୧ × ୧୦⁻⁶ /କେ | ୱାଫର ୱାର୍ପିଙ୍ଗ୍ ରୋକିବା ପାଇଁ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ସହିତ ମେଳ ଖାଇବା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। |
| ସର୍ବାଧିକ କାର୍ଯ୍ୟତାପମାନ | ୬୦୦–୬୫୦ ଡିଗ୍ରୀ ସେଲସିୟସ୍ | ୬୦୦ ଡିଗ୍ରୀ ସେଲସିୟସ୍ | ଉଭୟ ଉଚ୍ଚ, ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତି କାର୍ଯ୍ୟ ପାଇଁ 4H ଟିକେ ଭଲ |
୪. ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଧର୍ମ
ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସ୍ଥିରତା ୱାଫର ହ୍ୟାଣ୍ଡେଲିଂ, ଡାଇସିଂ ଏବଂ ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ।
| ସମ୍ପତ୍ତି | 4H-SiC | 6H-SiC | ଟିପ୍ପଣୀ |
|---|---|---|---|
| କଠିନତା (ମୋହସ୍) | 9 | 9 | ଉଭୟ ଅତ୍ୟନ୍ତ କଠିନ, ହୀରା ପରେ ଦ୍ୱିତୀୟ |
| ଫ୍ରାକ୍ଚର କଠିନତା | ~୨.୫–୩ ମେଗାପା·ମି½ | ~୨.୫ ମେଗାପିଲା·ମି½ | ସମାନ, କିନ୍ତୁ 4H ଟିକିଏ ଅଧିକ ସମାନ |
| ୱେଫର ଘନତା | ୩୦୦–୮୦୦ ମାଇକ୍ରୋମିଟର | ୩୦୦–୮୦୦ ମାଇକ୍ରୋମିଟର | ପତଳା ୱେଫରଗୁଡ଼ିକ ତାପଜ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ହ୍ରାସ କରନ୍ତି କିନ୍ତୁ ପରିଚାଳନା ବିପଦ ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତି। |
5. ସାଧାରଣ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ
ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଲିଟାଇପ୍ କେଉଁଠାରେ ଉତ୍କର୍ଷ ତାହା ବୁଝିବା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଚୟନରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ।
| ଆବେଦନ ବର୍ଗ | 4H-SiC | 6H-SiC |
|---|---|---|
| ଉଚ୍ଚ-ଭୋଲଟେଜ MOSFETs | ✔ | ✖ |
| ସ୍କଟକି ଡାୟୋଡ୍ସ | ✔ | ✖ |
| ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଯାନବାହନ ଇନଭର୍ଟର | ✔ | ✖ |
| RF ଡିଭାଇସ୍ / ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ | ✖ | ✔ |
| LED ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ | ✖ | ✔ |
| କମ୍-ଶକ୍ତି ବିଶିଷ୍ଟ ଉଚ୍ଚ-ଭୋଲଟେଜ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ | ✖ | ✔ |
ଆଙ୍ଗୁଠି ନିୟମ:
-
4H-SiC= ଶକ୍ତି, ଗତି, ଦକ୍ଷତା
-
6H-SiC= RF, କମ୍-ଶକ୍ତି, ପରିପକ୍ୱ ଯୋଗାଣ ଶୃଙ୍ଖଳ
୬. ଉପଲବ୍ଧତା ଏବଂ ମୂଲ୍ୟ
-
4H-SiC: ଐତିହାସିକ ଭାବରେ ବଢ଼ିବା କଷ୍ଟକର, ଏବେ ଏହା ଅଧିକ ଉପଲବ୍ଧ। ଟିକିଏ ଅଧିକ ମୂଲ୍ୟ କିନ୍ତୁ ଉଚ୍ଚ-କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଯଥାର୍ଥ।
-
6H-SiC: ପରିପକ୍ୱ ଯୋଗାଣ, ସାଧାରଣତଃ କମ୍ ମୂଲ୍ୟ, RF ଏବଂ କମ୍-ପାୱାର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପାଇଁ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ।
ସଠିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ବାଛିବା
-
ଉଚ୍ଚ-ଭୋଲଟେଜ, ଉଚ୍ଚ-ଗତି ଶକ୍ତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ:4H-SiC ଅତ୍ୟାବଶ୍ୟକ।
-
RF ଡିଭାଇସ୍ କିମ୍ବା LED:6H-SiC ପ୍ରାୟତଃ ଯଥେଷ୍ଟ।
-
ତାପ-ସମ୍ବେଦନଶୀଳ ପ୍ରୟୋଗ:4H-SiC ଉତ୍ତମ ତାପ ଅପଚୟ ପ୍ରଦାନ କରେ।
-
ବଜେଟ୍ କିମ୍ବା ଯୋଗାଣ ବିଚାର:6H-SiC ଡିଭାଇସର ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ସାଲିସ ନକରି ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିପାରେ।
ଅନ୍ତିମ ଚିନ୍ତାଧାରା
ଯଦିଓ 4H-SiC ଏବଂ 6H-SiC ଅଣପ୍ରଶିକ୍ଷିତ ଆଖି ପରି ଦେଖାଯାଇପାରେ, ସେମାନଙ୍କର ପାର୍ଥକ୍ୟ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ ଗତିଶୀଳତା, ତାପଜ ପରିବାହିତା ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ ଉପଯୁକ୍ତତା ମଧ୍ୟରେ ବିସ୍ତୃତ। ଆପଣଙ୍କ ପ୍ରକଳ୍ପର ଆରମ୍ଭରେ ସଠିକ୍ ପଲିଟାଇପ୍ ବାଛିବା ଦ୍ଵାରା ସର୍ବୋତ୍ତମ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା, ହ୍ରାସିତ ପୁନଃକାର୍ଯ୍ୟ ଏବଂ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟ ଉପକରଣ ସୁନିଶ୍ଚିତ ହୁଏ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜାନୁଆରୀ-୦୪-୨୦୨୬