ব্লগের বিস্তারিত

সিলিকন কার্বাইড: ক্ষয়কারী পদার্থ থেকে পরবর্তী প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী

যখন আমরা সিলিকন কার্বাইডের কথা বলি, তখন প্রথম জিনিসটি মনে হতে পারে পরিচিত কার্বোরন্ডাম গ্রিলিং হুইল, যা প্রায়শই রান্নাঘরের ছুরি তীক্ষ্ণ করার জন্য ব্যবহৃত হয়।এর চমৎকার পরিধান প্রতিরোধের জন্য ধন্যবাদ, উচ্চ কঠোরতা, এবং অসামান্য উচ্চ তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা, সিলিকন কার্বাইড দীর্ঘ সময় ধরে abrasives, grinding সরঞ্জাম, অগ্নি প্রতিরোধী উপকরণ, এবং কার্যকরী সিরামিক ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে।

আমাদের পূর্ববর্তী নিবন্ধে, আমরা সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের গল্পটি ¢ প্রেমের রত্ন হিসাবে আলোচনা করেছি। এই নিবন্ধে, আমরা একটি অর্ধপরিবাহী উপাদান হিসাবে সিলিকন কার্বাইড উপর ফোকাস করব।

অর্ধপরিবাহী প্রায় প্রতিটি ইলেকট্রনিক সার্কিটের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। একটি অর্ধপরিবাহী একটি বিশেষ ধরনের উপাদান যার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা একটি কন্ডাক্টরের মধ্যে অবস্থিত,যেমন ধাতু, এবং একটি বিচ্ছিন্নকারী, যেমন সিরামিক বা প্লাস্টিক।একটি অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা তার অপারেটিং তাপমাত্রা বা উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রবর্তিত অমেধ্য উপর নির্ভর করে পরিবর্তন করতে পারে.

তবে, কঠোরভাবে বলতে গেলে, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উপাদানটির শক্তি ব্যান্ড কাঠামোর দ্বারা নির্ধারিত হয়।একটি অর্ধপরিবাহীর আরও সুনির্দিষ্ট সংজ্ঞা তার ব্যান্ড কাঠামোর উপর ভিত্তি করে করা উচিত.

নীচের চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে, কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর এবং আইসোলেটরগুলির বিভিন্ন শক্তি ব্যান্ড কাঠামো রয়েছে। কন্ডাক্টরগুলিতে, কন্ডাকশন ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড ওভারল্যাপ,অথবা তাদের মধ্যে শক্তির পার্থক্য খুব ছোটফলস্বরূপ, কেবলমাত্র একটি ছোট পরিমাণে শক্তি, যেমন একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, ইলেকট্রনকে পরিবাহিতা ব্যান্ডে উত্তেজিত করতে এবং দিকনির্দেশক বর্তমান প্রবাহ তৈরি করতে প্রয়োজন।

অর্ধপরিবাহীগুলিতে, একটি নিষিদ্ধ ব্যান্ড রয়েছে, যা পরিবাহী ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের মধ্যে ব্যান্ড ফাঁক হিসাবেও পরিচিত।ইলেকট্রনগুলি কেবল তখনই কন্ডাকশন ব্যান্ডে উত্তেজিত হতে পারে যখন তারা ব্যান্ড ফাঁকের চেয়ে বেশি শক্তি শোষণ করেসাধারণভাবে, অর্ধপরিবাহী ব্যান্ড ফাঁক প্রায় 0 থেকে 6.5 eV পর্যন্ত।

আইসোলেটরগুলিতে, ব্যান্ড ফাঁক অনেক বড়, সাধারণত 10 eV এর বেশি অর্ডার, যা ইলেকট্রনগুলিকে পরিবাহী ব্যান্ডে উত্তেজিত করা খুব কঠিন করে তোলে। ফলস্বরূপ,বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহজেই ঘটে না.

অতএব, অর্ধপরিবাহীগুলির অনন্য বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা conductorsconductors এবং insulators এর মধ্যে তাদের শক্তি ব্যান্ড কাঠামোর দ্বারা মৌলিকভাবে নির্ধারিত হয়।

শক্তি ব্যান্ড কাঠামোর চিত্র

সিলিকন থেকে সিলিকন কার্বাইডে

সেমিকন্ডাক্টরগুলি খাঁটি উপাদান থেকে তৈরি করা যেতে পারে, সিলিকন এবং জার্মানিয়াম সর্বাধিক সাধারণ উদাহরণ।এগুলি সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি) এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএস) এর মতো যৌগিক উপকরণ থেকেও তৈরি করা যেতে পারে.

প্রাথমিক অর্ধপরিবাহী ডিভাইসগুলি মূলত জারম্যানিয়াম থেকে তৈরি করা হয়েছিল। পরে, সিলিকন সর্বাধিক ব্যবহৃত অর্ধপরিবাহী উপাদান হয়ে ওঠে। তবে সিলিকন ভিত্তিক ডিভাইস প্রযুক্তির বিকাশ অব্যাহত রয়েছে,ডিভাইসের কর্মক্ষমতা ধীরে ধীরে সিলিকন নিজেই শারীরিক সীমা কাছাকাছি হয়েছে.

এটি উন্নত অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলির জন্য নতুন সুযোগ সৃষ্টি করেছে। তাদের মধ্যে সিলিকন কার্বাইড বা সিআইসি, ঐতিহ্যবাহী সিলিকনের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল প্রতিযোগীদের মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে।

আসুন আমরা সিআইসির তুলনায় সিআইসির সুবিধাগুলি আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নিই।

সিআইসির অনন্য কাঠামো এটিকে উচ্চতর কর্মক্ষমতা দেয়

সিলিকন কার্বাইড একটি যৌগিক অর্ধপরিবাহী উপাদান যা কার্বন এবং সিলিকন পরমাণু থেকে 1:1 স্টিকিওমেট্রিক অনুপাতের মধ্যে গঠিত। একটি সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের মৌলিক কাঠামোগত ইউনিটটি একটি টেট্রাহেড্রাল কাঠামো,যেমন SiC4 বা CSi4এই কাঠামোতে, চারটি আশেপাশের পরমাণু দ্বারা গঠিত একটি টেট্রাহেড্রনের কেন্দ্রে একটি পরমাণু অবস্থিত।

সিআইসির পারমাণবিক গঠন

একটি উপাদানের গঠন তার বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে, এবং তার বৈশিষ্ট্য তার অ্যাপ্লিকেশন নির্ধারণ করে।সিআইসি-এর এই অনন্য পরমাণু কাঠামো তার চমৎকার শারীরিক ও রাসায়নিক কর্মক্ষমতা প্রদান করে.

আসুন আমরা সিআইসি-র কয়েকটি মূল বৈশিষ্ট্য, যেমন ভাঙ্গন শক্তি, ব্যান্ড ফাঁক এবং তাপ পরিবাহিতা বিবেচনা করি।

1. উচ্চ সমালোচনামূলক ভাঙ্গন শক্তি

সিআইসির একটি অত্যন্ত উচ্চ সমালোচনামূলক ভাঙ্গন শক্তি রয়েছে। এর অর্থ হল যে সিআইসি ডিভাইসগুলি একই প্যাকেজ আকার বজায় রেখে উচ্চতর ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে।এটি একই ভোল্টেজ রেটিং বজায় রেখে প্যাকেজিংয়ে আইসোলেশন প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করার অনুমতি দেয়.

ফলস্বরূপ, সিআইসি ব্লকিং ভোল্টেজ সহ উপাদানগুলি তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা সিলিকন দিয়ে অর্জনযোগ্যগুলির চেয়ে আকারের অর্ডার বেশি হতে পারে।

একটি অর্ধপরিবাহীর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হ'ল এর শক্তি ফাঁক, বা ব্যান্ড ফাঁক। ব্যান্ড ফাঁকটি ইলেকট্রন ভোল্ট, বা ইভি তে পরিমাপ করা হয়, যেখানে 1 ইভি প্রায় 1 এর সমান।৬০২ × ১০-১৯ জাউল.

SiC এর ব্যান্ড ফাঁক প্রায় 3.26 eV, যখন Si এর প্রায় 1.12 eV। প্রচলিত অর্ধপরিবাহী উপকরণ যেমন Si এবং GaAs এর তুলনায়,সিআইসি দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা তৃতীয় প্রজন্মের প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে সক্ষম করে, বিশেষত পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে উচ্চতর ভোল্টেজে কাজ করতে দেয়, উচ্চ তাপমাত্রা, এবং উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি।

এটি সিআইসি-ভিত্তিক ডিভাইসগুলিকে দ্রুত, ছোট এবং আরও নির্ভরযোগ্য করে তোলে।

3. উচ্চ তাপ পরিবাহিতা

তাপ পরিবাহিতা হল অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলির আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। তাপ পরিবাহিতা যত বেশি হবে, ততই কার্যকরভাবে উপকরণটি অপারেশন চলাকালীন উত্পন্ন তাপ ছড়িয়ে দিতে পারে.

এটি উচ্চ তাপ পরিবাহিতা অর্ধপরিবাহী থেকে তৈরি উপাদানগুলিকে ছোট হতে দেয় এবং সামগ্রিক সিস্টেমের তাপ ব্যবস্থাপনা উন্নত করতে সহায়তা করে।

SiC এর তাপ পরিবাহিতা প্রায় 430 W/m·K, যখন Si এর প্রায় 150 W/m·K। এটি উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ তাপমাত্রা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে SiC একটি স্পষ্ট সুবিধা দেয়।

একটি সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে সিলিকন কার্বাইড

আমরা ইতিমধ্যে SiC এর অনেক ঐতিহ্যগত অ্যাপ্লিকেশন নিয়ে আলোচনা করেছি, যার মধ্যে রয়েছে অগ্নি প্রতিরোধী উপকরণ, ক্ষয়কারী পদার্থ এবং কার্যকরী সিরামিক।SiC এর সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ সম্ভাবনাটি MOSFETs এবং Schottky বাধা ডায়োডের মতো ডিভাইসে ব্যবহৃত একটি পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে এর কর্মক্ষমতাতে রয়েছে.

এর উচ্চ ভাঙ্গন শক্তি, বিস্তৃত ব্যান্ড ফাঁক, এবং চমৎকার তাপ পরিবাহিতা ধন্যবাদ, SiC প্রচলিত অর্ধপরিবাহী উপাদান যেমন Si, Ge,এবং GaAs অনেক চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন.

উৎপাদন প্রযুক্তির পরিপক্কতা অব্যাহত থাকায়, সিলিকন কার্বাইড অর্ধপরিবাহী উপকরণ ক্ষেত্রে একটি উদীয়মান তারকা হয়ে উঠছে।