কেন তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর এত জনপ্রিয়?

তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর বর্তমানে হাই-টেক ক্ষেত্রের সবচেয়ে আলোচিত বিষয়। এটি ৫জি, বৈদ্যুতিক যানবাহন, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি এবং শিল্প ৪ এর বিকাশে অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে।0যদিও আমরা প্রায়ই এই উন্নয়ন সম্পর্কে শুনতে, অনেক মানুষ এখনও তাদের সম্পর্কে শুধুমাত্র একটি অস্পষ্ট বোঝার আছে। তাই, ঠিক কি তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী? এই সিরিজের মধ্যে, আমরা এই প্রযুক্তির একটি নতুন প্রজন্মের সম্পর্কে আলোচনা করব।আমরা আপনাকে এই মূল প্রযুক্তিটি বুঝতে সাহায্য করার জন্য সবচেয়ে সহজ এবং বিস্তৃত দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করব যা প্রযুক্তি শিল্পের ভবিষ্যৎ গঠনের জন্য প্রস্তুত।.

তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর এবং ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ কি?

যখন আমরা তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর নিয়ে কথা বলি, প্রথমে প্রথম এবং দ্বিতীয় প্রজন্মের সংক্ষিপ্ত পরিচয় করিয়ে দিই।প্রথম প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী হল সিলিকন (Si), এবং দ্বিতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী হল গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (গাএএস) । তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী (এছাড়াও "ব্রিড-ব্যান্ডগ্যাপ অর্ধপরিবাহী" নামেও পরিচিত)," WBG) এর মধ্যে রয়েছে সিলিকন কার্বাইড (SiC) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN).

প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে "ব্যান্ডগ্যাপ" "একটি সেমিকন্ডাক্টরকে নিরোধক থেকে পরিবাহী অবস্থায় স্থানান্তরিত করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির ফাঁক" উপস্থাপন করে।

সিলিকন এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইড, প্রথম এবং দ্বিতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী হিসাবে, নিম্ন ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে, যথাক্রমে 1.12 eV এবং 1.43 eV এর মান সহ।তৃতীয় প্রজন্মের (বিশাল-ব্যান্ডগ্যাপ) অর্ধপরিবাহী SiC এবং GaN এর ব্যান্ডগ্যাপ ৩.2eV এবং 3.4eV, যথাক্রমে। অতএব, যখন উচ্চ তাপমাত্রা, চাপ, বা স্রোত সাপেক্ষে,তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী প্রথম এবং দ্বিতীয় প্রজন্মের তুলনায় বিচ্ছিন্ন থেকে পরিবাহী রাজ্যে রূপান্তর করার সম্ভাবনা কমএগুলি আরও স্থিতিশীল বৈশিষ্ট্য এবং আরও ভাল শক্তি রূপান্তর ক্ষমতা প্রদর্শন করে।

তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী সম্পর্কে সাধারণ ভুল ধারণা

৫জি এবং বৈদ্যুতিক গাড়ির যুগের আবির্ভাবের সাথে সাথে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-গতির কম্পিউটিং এবং দ্রুত চার্জিংয়ের চাহিদা বেড়েছে।সিলিকন এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইড তাদের তাপমাত্রার সীমাতে পৌঁছেছে, ফ্রিকোয়েন্সি, এবং ক্ষমতা, যা ক্ষমতা এবং গতি বৃদ্ধি করা কঠিন করে তোলে। উপরন্তু, যখন অপারেটিং তাপমাত্রা 100 ডিগ্রী অতিক্রম করে, প্রথম দুটি প্রজন্মের পণ্য ব্যর্থতা আরো প্রবণ,তাদের কঠোর পরিবেশের জন্য অনুপযুক্ত করে তোলেকার্বন নির্গমনের উপর বিশ্বব্যাপী মনোযোগের সাথে, উচ্চ দক্ষতা, কম শক্তি খরচ তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী যুগের নতুন প্রিয় হয়ে উঠেছে।

তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতেও চমৎকার কর্মক্ষমতা এবং স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে। তাদের দ্রুত সুইচিং গতি, ছোট আকার,এবং দ্রুত তাপ অপসারণযখন চিপ আকারগুলি ব্যাপকভাবে হ্রাস করা হয়, তখন তারা পেরিফেরাল সার্কিট ডিজাইনকে সহজতর করতে সহায়তা করে, যার ফলে মডিউল এবং শীতল সিস্টেমের ভলিউম হ্রাস পায়।

অনেক মানুষ ভুল করে বিশ্বাস করেন যে তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর প্রথম এবং দ্বিতীয় প্রজন্মের প্রযুক্তিগত অগ্রগতি থেকে জমা হয়, কিন্তু এটি সম্পূর্ণ সত্য নয়।চিত্রের মত, এই তিন প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী আসলে সমান্তরালভাবে প্রযুক্তি বিকাশ করছে।

SiC এবং GaN এর নিজস্ব সুবিধা এবং বিভিন্ন উন্নয়ন ক্ষেত্র রয়েছে।

প্রথম তিন প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির মধ্যে পার্থক্যগুলি বোঝার পরে, আমরা তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির উপকরণগুলিতে ফোকাস করি - সিআইসি এবং গ্যান।এই দুটি উপকরণ সামান্য ভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন এলাকা আছেবর্তমানে, GaN উপাদানগুলি সাধারণত 900V এর নীচে ভোল্টেজের ক্ষেত্রগুলিতে যেমন চার্জার, বেস স্টেশন এবং 5G যোগাযোগের সাথে সম্পর্কিত অন্যান্য উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পণ্যগুলিতে ব্যবহৃত হয়;অন্যদিকে, ইলেকট্রিক যানবাহনের মতো 1200V এর বেশি ভোল্টেজের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

সিআইসি সিলিকন (সিআই) এবং কার্বন (সি) দিয়ে গঠিত, তাপ, রসায়ন এবং যান্ত্রিক দিক থেকে শক্তিশালী বন্ধন এবং স্থিতিশীল। এর কম ক্ষতি এবং উচ্চ শক্তির বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, সিআইসি একটি শক্তিশালী শক্তির উপাদান।SiC উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান অ্যাপ্লিকেশন জন্য উপযুক্ত, যেমন বৈদ্যুতিক যানবাহন, বৈদ্যুতিক যানবাহন চার্জিং অবকাঠামো, সৌর এবং অফশোর বায়ু শক্তি উত্পাদন সরঞ্জাম।

উপরন্তু, সিআইসি নিজেই "সমজাতীয় ইপিট্যাক্সি" প্রযুক্তি ব্যবহার করে, তাই এটি ভাল মানের এবং উচ্চ উপাদান নির্ভরযোগ্যতা আছে। এটিও প্রধান কারণ কেন বৈদ্যুতিক যানবাহন এটি ব্যবহার করতে বেছে নেয়।,যেহেতু এটি একটি উল্লম্ব ডিভাইস, এটি উচ্চ শক্তি ঘনত্ব আছে।

বর্তমানে বৈদ্যুতিক যানবাহনের পাওয়ার সিস্টেম মূলত ২০০-৪৫০ ভোল্টের মধ্যে কাজ করে, এবং উচ্চ-শেষের মডেলগুলি ভবিষ্যতে ৮০০ ভোল্টের দিকে এগিয়ে যাবে, যা এটিকে সিআইসির প্রধান বাজার করে তুলবে।সিআইসি ওয়েফার তৈরি করা কঠিন, দীর্ঘ স্ফটিকের উত্স স্ফটিকের জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, যা সহজেই পাওয়া যায় না।দীর্ঘ স্ফটিক প্রযুক্তির অসুবিধা মানে বর্তমানে বড় আকারের উৎপাদন এখনও সম্ভব নয়।, যা পরবর্তীতে বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করা হবে।

GaN হল একটি পার্শ্বীয় উপাদান যা "বিভিন্নতাবাদী ইপিট্যাক্সি" প্রযুক্তি ব্যবহার করে বিভিন্ন স্তর যেমন SiC বা Si স্তরগুলিতে বৃদ্ধি পায়।এই পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত GaN পাতলা ফিল্ম তুলনামূলকভাবে নিম্ন মানের আছেযদিও এগুলি বর্তমানে দ্রুত চার্জিংয়ের মতো ভোক্তাদের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, তবে বৈদ্যুতিক যানবাহন বা শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের ব্যবহার সম্পর্কে কিছু সন্দেহ রয়েছে,এটিও এমন একটি দিক যেখানে নির্মাতারা প্রবেশ করতে আগ্রহী।.

GaN এর অ্যাপ্লিকেশন এলাকায় উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার ডিভাইস (পাওয়ার) এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলি (আরএফ) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পাওয়ারটি প্রায়শই পাওয়ার রূপান্তরকারী এবং সংশোধনকারী হিসাবে ব্যবহৃত হয়,যদিও সাধারণভাবে ব্যবহৃত প্রযুক্তি যেমন ব্লুটুথ, ওয়াই-ফাই, এবং জিপিএস পজিশনিং হল আরএফ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলির উদাহরণ।

সাবস্ট্র্যাট প্রযুক্তির ক্ষেত্রে, GaN সাবস্ট্র্যাটগুলির উত্পাদন ব্যয় তুলনামূলকভাবে উচ্চ। অতএব, GaN উপাদানগুলি বেশিরভাগই সিলিকন সাবস্ট্র্যাটগুলির উপর ভিত্তি করে।বর্তমানে বাজারে পাওয়া যায় এমন GaN পাওয়ার ডিভাইসগুলি দুটি ধরণের ওয়েফার ব্যবহার করে তৈরি করা হয়: GaN-on-Si (সিলেকশনে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড) এবং GaN-on-SiC (সিলেকশনে কার্বাইডে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড) ।

সাধারণভাবে শোনা GaN প্রক্রিয়া প্রযুক্তি অ্যাপ্লিকেশন, যেমন GaN আরএফ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস এবং PowerGaN, GaN-on-Si স্তর প্রযুক্তি থেকে উদ্ভূত হয়।সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি) সাবস্ট্র্যাট তৈরির অসুবিধার কারণে, প্রযুক্তিটি মূলত কয়েকটি আন্তর্জাতিক নির্মাতার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যেমন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ক্রি এবং আইআই-VI এবং ROHM সেমিকন্ডাক্টর।