سلیکن کاربائیڈ کی خصوصیات

تھرمل چالکتا

حرارتی چالکتا اس بات کا پیمانہ ہے کہ کسی مادے کے ذریعے حرارت کتنی آسانی سے منتقل ہوتی ہے۔ یہ سیمی کنڈکٹرز کی ایک کلیدی خاصیت ہے، کیونکہ یہ اس حد تک اشارہ کرتا ہے کہ کوئی مادّہ کس حد تک حرارت کو مؤثر طریقے سے ختم کرنے کے قابل ہے (بڑھتے ہوئے کرنٹ کی وجہ سے بڑھتی ہوئی طاقت کی وجہ سے گرمی کا جمع)، اس طرح اس کی وولٹیج اور کرنٹ کی صلاحیتوں میں اضافہ ہوتا ہے۔

سلکان کی تھرمل چالکتا 130 W/(m⋅K) ہے، جو کہ سلکان کاربائیڈ (490 W/(m⋅K) کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہے، جس سے سلکان کاربائیڈ سیمی کنڈکٹرز گرمی کو زیادہ مؤثر طریقے سے ختم کرنے اور زیادہ آپریٹنگ وولٹیج کو برداشت کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔

تھرمل توسیع

حرارتی توسیع اس وقت ہوتی ہے جب کوئی مادّہ شکل یا سائز میں تبدیلی کرتا ہے – لیکن مرحلہ نہیں بدلتا – درجہ حرارت میں تبدیلی کی وجہ سے، جیسے مائع سے گیس تک۔ ایک عام مثال پھنسی ہوئی بوتل کے ڈھکن پر گرم پانی لگانا ہے تاکہ اسے آسانی سے کھولنے کے لیے پھول جائے۔

سلکان کاربائیڈ میں تھرمل توسیع کا بہت کم گتانک ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ اپنی شکل، طاقت اور کارکردگی کو اعلی درجہ حرارت (اور ہائی وولٹیج) پر بہتر طور پر برقرار رکھتا ہے، جو کہ سلیکون نہیں کر سکتا۔

الیکٹرک فیلڈ کی طاقت

دو دیگر اہم اور متعلقہ سیمی کنڈکٹر خصوصیات مواد کا بینڈ گیپ اور زیادہ سے زیادہ برقی میدان کی طاقت ہیں۔

سیمی کنڈکٹر مادی مالیکیول میں، الیکٹران مختلف بینڈوں کے درمیان حرکت کرتے ہیں: وہ علاقہ جس پر انہیں قبضہ کرنا چاہیے کیونکہ بینڈ کے درمیان توانائی کی کوئی حالت نہیں ہے۔ بینڈ گیپ (یا انرجی گیپ) وہ توانائی ہے جو ایک الیکٹران کو والینس بینڈ سے کنڈکشن بینڈ میں منتقل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے، جس سے بجلی چل سکتی ہے۔ جب سیمی کنڈکٹر برقی توانائی حاصل کرتے ہیں اور اس موصل حالت میں داخل ہوتے ہیں، تو وہ منفرد انسولیٹر/کنڈکٹر ہائبرڈ خصوصیات کی نمائش کرتے ہیں۔

سلیکن کاربائیڈ سیمی کنڈکٹرز میں سلیکون پر مبنی سیمی کنڈکٹرز کے مقابلے میں تین گنا زیادہ توانائی کا فرق ہوتا ہے، جو انہیں سلیکون سے زیادہ برقی فیلڈ کی طاقت کو برداشت کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے وہ زیادہ وولٹیج اور درجہ حرارت پر کام کر سکتے ہیں۔

سلیکن کاربائیڈ سیمی کنڈکٹرز میں توانائی کا بڑا فرق ہوتا ہے اور وہ سلیکان پر مبنی سیمی کنڈکٹرز سے بہتر گرمی کو برداشت اور ختم کر سکتے ہیں۔ ان کے دیگر فوائد بھی ہیں:

سلیکون کاربائیڈ کا اعلی توانائی کا فرق ہائی پاور ایپلی کیشنز میں بہت مفید ہے کیونکہ اعلی توانائی کا فرق اعلی آپریشنل کارکردگی کے ساتھ چھوٹے سیمی کنڈکٹر آلات کی اجازت دیتا ہے۔

ڈائیوڈس کے لیے، ایک عام قسم کے سیمی کنڈکٹر ڈیوائس، بریک ڈاؤن وولٹیج وہ وولٹیج ہے جس پر الٹا لگا ہوا کرنٹ ڈائیوڈ کے ذریعے بہہ سکتا ہے۔ سلکان کاربائیڈ کا ہائی بریک ڈاؤن وولٹیج اسے MOSFETs کے لیے مثالی بناتا ہے۔

یہ MOSFETs میں ایک اور اہم سیمی کنڈکٹر خصوصیت کی طرف جاتا ہے: ریورس ریکوری ٹائم۔ اگر MOSFET ریورس تعصب کی حالت میں چلا جاتا ہے، تو اسے معمول کی حالت میں واپس آنے میں جو وقت لگتا ہے اسے ریورس ریکوری ٹائم کہا جاتا ہے۔ اس وقت کے دوران، کرنٹ مخالف سمت میں بہہ سکتا ہے اور نظام کو توانائی کی کمی کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ ان صورتوں میں، SiC آلات میں انتہائی تیزی سے ریورس ریکوری کے اوقات اور نہ ہونے کے برابر توانائی کے نقصانات ہوتے ہیں، جو کہ Si آلات کے ساتھ نہیں ہوتا ہے۔

سلیکن کاربائیڈ ڈوپنگ کے معاملے میں سلیکون سے زیادہ لچکدار ہے (تعفن شامل کرنا)۔ اسے صرف مخصوص حالات میں بجلی چلانے کے لیے اپنی مرضی کے مطابق بنایا جا سکتا ہے، جیسے کہ روشنی جو ایک مخصوص شدت سے گزرتی ہے (انفراریڈ، مرئی، یا الٹرا وایلیٹ)، جو سلکان کاربائیڈ سیمی کنڈکٹرز کو زیادہ ورسٹائل بناتی ہے۔