Bauelemente sind mit Abstand die bedeutendste Anwendung für Siliciumcarbid. Bauelemente sind winzige Materialstücke, die steuern können, wie elektrischer Strom durch sie fließt. Bauelemente sind nicht unbedingt das aufregendste Thema, aber sie sind für eine überwältigende Zahl an Alltagsprodukten von entscheidender Bedeutung, die wir schwerlich entbehren könnten, wie Computer und Telefone. Sie helfen dabei, den elektrischen Strom beim Durchfließen zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass alles richtig funktioniert.
Was Sie bei dieser Art von Siliciumkarbid wollen, ist die Tatsache, dass es halbleitend ist – Es kann viel elektrische Energie vertragen, ohne zu verbrennen, manchmal auch als das Bewältigen hoher Leistungsdichten in einem Stromnetz bezeichnet. Und das ist entscheidend, weil es bedeutet, dass Geräte, die mit Siliciumkarbid-Halbleitern gebaut werden, kleiner und energieeffizienter sein können als ihre Gegenstücke, die aus anderen Materialien hergestellt werden. Je weniger Energie ein Gerät verbraucht, desto effizienter ist es, und dies spart Energie, indem es Ihnen ermöglicht, mit weniger Watt Arbeit zu leisten. Energieeinsparungen sind wichtig, um sowohl die wirtschaftliche Lage als auch die Umwelt zu verbessern!
Ein weiterer wichtiger Vorteil von Siliciumkarbid-Halbleitern besteht darin, dass sie bei viel höheren Temperaturen arbeiten können als solche aus anderen Materialien. Diese Fähigkeit ist nützlich für Umgebungen wie Fabriken oder Kraftwerke, wo die Temperaturen rund um die Uhr sehr hoch werden können. Somit ist die Nutzung von Siliciumkarbid zur Erstellung von Halbleitern in diesen Umgebungen – von Hochdruck-Gaslösungen bis hin zu Transformern, die mit Gallonen brennend heißem Öl gefüllt sind – von großem Vorteil (was etwas ist, das allen zugutekommt).
Dank all dieser großartigen Vorteile beginnen Wissenschaftler und Ingenieure, Siliciumcarbid-Halbleiter in einer Vielzahl unterschiedlicher Geräteanwendungen zu verwenden. Ein Elektroauto oder -lastwagen zum Beispiel – verwendet Halbleiter, um zu steuern, wann und wie die Energie aus seinem Akku bereitgestellt wird. Diese Fahrzeuge können weiter pro Ladung fahren als je zuvor, wenn Sie Siliciumcarbid-Halbleiter in ihnen verwenden! Eine solche Fähigkeit ist entscheidend, um Elektroautos praktischer und benutzerfreundlicher für alle zu machen.
Siliciumcarbid-Halbleiter haben eine weitere interessante Anwendung; dieses Mal in der Solartechnologie. Solarmodule wandeln Sonnenlicht in Elektrizität um; aber wenn wir die entstandene Energie dort und dann nutzen möchten, wo und wann sie am meisten benötigt wird (was oft Stunden nach Einbruch der Dunkelheit der Fall ist), brauchen sie einen Weg, diese erzeugte Energie zu speichern. Hier kommt die Rolle der Halbleiter ins Spiel. Siliciumcarbid-Halbleiter ermöglichen es, Solaranlagen effizienter und wirksamer zu betreiben, senken die Betriebskosten und machen saubere Energie zugänglicher.
Das Siliciumcarbid selbst ist natürlich – vielleicht habe ich das am Anfang nicht klar genug gemacht: Dies ist ein Weitbandlückenableer, und es hat einzigartige Eigenschaften hinsichtlich seines Verhaltens. Ein wesentlicher Aspekt dieser neuen Komponenten, aus denen wir Dimmer auf Basis von SiC-Halbleitern bauen [ist], dass sie uns helfen, Dinge wie die Steuerung von Solarstrom besser zu verwalten; sie ermöglichen effizientere Motoren, was sich ebenfalls auf den reduzierten Stromverbrauch (und damit auf CO2-Emissionen) auswirkt; es gibt viele mögliche Anwendungen im Bereich der Elektromobilität. Das bedeutet beispielsweise, dass wir einen Weg haben, Strom produktiver zu nutzen und weniger Treibhausgase zu emittieren, die zum Klimawandel beitragen. Meistens erhalten wir unseren Strom durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe – Kohle oder Öl zum Beispiel – und das kann viel Verschmutzung verursachen und Pflanzen, Tiere, Land und Wasser schaden.
Am Ende kommt dort Siliciumcarbid-Bauelemente zum Tragen, was für Bereiche wie Luft- und Raumfahrt, Verteidigung usw. von entscheidender Bedeutung ist. Diese Gebiete erfordern die Leistungsfähigkeit von Maschinen unter Extrembedingungen. Deshalb muss z.B. eine Rakete oder ein Satellit in der Lage sein, sehr hohe Temperaturen/Strahlung in seinen Elektronikkomponenten zu überstehen. Siliciumcarbid-Bauelemente können dazu beitragen, diese Elektronik zuverlässig und effizient zu gestalten, und der Erfolg vieler Missionen hängt davon ab.
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