في ذلك الوقت في العالم المذهل الذي يسمى الإلكترونيات، كانت هناك مادتان مهمتان للغاية تتنافسان باستمرار ضد بعضهما البعض وهما SiC MOSFET مقابل Si MOSFET وكلاهما من أولسويلربما تتساءل عن معنى هذه الكلمات. لا تقلق على الإطلاق! ولهذا السبب نحن هنا لشرح كل شيء بسرعة وسهولة.
ما هي المادة شبه الموصلة؟
الآن دعنا ننتقل إلى ما هي المواد شبه الموصلة في الواقع. هناك مواد خام يمكنك استخدامها وهي خاصة جدًا وتعطي الحياة لأي أجهزة إلكترونية موجودة مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول أو حتى الروبوتات! تخيل أنك تحتاج إلى أدوات منفصلة لكل لعبة تقوم بتجميعها. هذا كل ما في الأمر، فنحن نستخدم موارد مختلفة لبناء أنواع متعددة من الأجهزة الإلكترونية.
كان السيليكون، الذي يرمز له Si، المادة السائدة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية لفترة طويلة جدًا. كان الطلب على السيليكون مرتفعًا إلى حد كبير لأنه مادة ملائمة للاستخدام في العديد من التطبيقات. لكن ماذا عن SiC، أو كربيد السيليكون. هذه المواد جديدة نسبيًا، مع درجات حرارة تشغيلها الأعلى (1200 درجة مئوية +) وكفاءتها الأفضل مما يجعلها جذابة لمحركات الغاز الحيوي على وجه الخصوص. SiC لديه بعض المزايا الرائعة لاستخدام Sic بدلاً من si. سيكون، على سبيل المثال، أسرع ويعمل بكفاءة أكبر. وبالتالي، يتنافس الاثنان مع موسفت SiC و Si MOSFET لمعرفة أيهما هو المتفوق!
أيهما أكثر كفاءة؟
الآن، لننتقل إلى مسألة الكفاءة. تُعَد الكفاءة نقطة بالغة الأهمية في عالم الإلكترونيات. فهي تخبرنا بمدى كفاءة الجهاز في استخدام الطاقة. ولنتأمل هذا الأمر: عندما تقوم بأداء واجباتك المنزلية، فمن المرجح أنك ترغب في إنهاءها بسرعة حتى تتمكن من العودة إلى ممارسة الألعاب أو قضاء الوقت مع الأصدقاء. كما ترغب الأجهزة الإلكترونية في توخي الحذر في استخدام الطاقة حتى تتمكن من العمل بشكل أفضل وتقديم الكثير من الخدمات لنا.
إن SiC MOSFET أكثر كفاءة عند مقارنته بـ Si MOSFET. لذا فهو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة! نظرًا لعدم فقدان الطاقة، فإن SiC قادر على تشغيل الفولتات ودرجات الحرارة الأعلى. ولهذا السبب موسفت SiC سيكون أكثر ملاءمة لك، إذا كنت تمانع في أن تستهلك أجهزتك الإلكترونية طاقة أقل وتعمل بشكل أسرع من ذي قبل!
فهم المقايضات
إن اختيار مادة أشباه الموصلات المناسبة ليس بالأمر السهل. فلكل مادة نقاط إيجابية وأخرى سلبية. واتخاذ القرار يشبه إلى حد ما الاختيار بين جانبين عند اختيار وجبة الغداء. ربما تكون الوجبة الخفيفة أفضل بالنسبة لك في مرحلة ما، ولكن لنفترض أن طعامك المفضل الآخر له مذاق رائع. لذا، عليك أن تزن ما تريد أكثر.
في هذه الحالة، يعد SiC MOSFET جيدًا لأنه يستخدم الطاقة بشكل أفضل ولكنه يأتي أيضًا بسعر مرتفع. يمكن أن تشكل التكلفة المرتفعة لـ SiC تحديًا لبعض التطبيقات، وخاصة في الأوقات التي تكون فيها الميزانيات مقيدة. من ناحية أخرى، يعد Si MOSFET أرخص وأكثر توفرًا للشراء ولكنه لا يعمل بكفاءة SiC MOSFET.
ثانيًا، تعد ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون تقنية أحدث، لذا فإن المهندسين لا يعرفون الكثير عن كيفية استخدامها. وهذا قد يجعل من الصعب عليك العثور على شخص قد يكون قادرًا على مساعدتك إذا واجهتك مشكلات في استخدامها. لذلك، عليك أن تأخذ كل هذه العوامل في الاعتبار عند اتخاذ القرار.
أيهما يعمل بشكل أفضل؟
لذا، ننتقل إلى الأداء. هناك جانب آخر يجب عليك تحليله عند اختيار مادة أشباه الموصلات وهو الأداء. وبعبارة بسيطة، الأداء هو جودة كيفية عمل شيء ما. وهذا يعني مدى جودة أداء المادة، ومدى أدائها الجيد في مهامها.
SiC MOSFET مقابل Si MOSFETHلذلك، إذا كنا نشير إلى خصائص SiC وليس مقارنتها بمعلمات مواد أخرى مثل GaN في الحالة العامة، فسيكون ذلك أكثر دقة لأنه عند مقارنة شريحة طاقة واحدة مثل السيليكون العاري MOSFET ضد نفس الحجم من ترانزستورات MOSFET العارية على الرغم من أن كلاهما منتج معالج بالكامل، فإن ترانزستورات MOSFET من Trench Power Sic لها مقاومة حالة تشغيل تقترب من 1/4 من خصائص حاجز Epi planar أو حاجز Schottky من النوع الرابع، كما أن وقت التبديل سيكون أقل حدة مقارنة بطبقة التحضير المزروعة فوق الطبقة الفوقية لهيكل الجهاز والتي قد تشحن الفراغ العالي/المنخفض بعد تركيزات المنشطات في مجال انتشار الأيونات التي تم تحقيقها في النهاية نحو واجهة جانب التبريد المطابقة لمدخلات البوابة. على سبيل المثال، يمكنها التعامل مع سحب تيار أكبر بسبب الفولتية الأعلى للإخراج وهي فعالة حرارياً بسبب دعم درجات الحرارة العالية. يتيح هذا وضع هذه الميزات الفريدة لـ MOSFET SiC في سياقات أكثر شدة مثل المركبات الكهربائية (EV) والطاقة الشمسية، حيث تكون الموثوقية والكفاءة العالية أمرًا بالغ الأهمية.
اختيار المواد المناسبة لأداتك
قد يكون العثور على مادة أشباه الموصلات المثالية لجهاز ما أمرًا صعبًا. الأمر أشبه باختيار اللعبة التي من الأفضل أن تلعب بها. فأنت تريد اختيار شيء ستستمتع باستخدامه، ولن يتعطل على الفور.
لذا، إذا كنت تبحث عن جهاز عالي الأداء وموفر للطاقة، فاختر SiC MOSFET. ومع ذلك، إذا كان تقليل التكلفة أمرًا بالغ الأهمية ولا تريد الحصول على أقصى أداء، فقد يكون Si MOSFET هو الخيار الأفضل لك.
ضع في اعتبارك أن كل حالة استخدام تختلف عن الأخرى وقد لا تكون هناك إجابة واحدة لجميع التطبيقات عند اختيار مادة أشباه الموصلات. لذلك، فكر في احتياجاتك الشخصية وابذل بعض الجهد للبحث عن المزيد من الإجابات وكذلك الدعم حتى تتمكن من اتخاذ قرارك.