ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಎರಡೂ ಸಮ್ಮಿಲನಗೊಂಡಿರುವ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪದಾರ್ಥ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್.  ಕೆಳಕಂಡ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಇದರ ಬಳಕೆ  ವಿಶೇಷವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ:

ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ - ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವೆಹಿಕಲ್ ಅಥವಾ ಇವಿ), ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಂದ ಮನೆಗಳಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡುವ ಪವರ್ ಗ್ರಿಡ್ ಮುಂತಾದ ಉಪಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ  ೪೦೦ - ೧೫೦೦ ವೋಲ್ಟ್  ವರೆಗಿನ  ಎಸಿ ವಿದ್ಯುತ್  ಬಳಕೆ ಸಾಮಾನ್ಯ.  ಶುದ್ಧ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ೬೦೦ ವೋಲ್ಟ್ ವರೆಗೆ ಕಾರ್ಯ ನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲದು. ಅನಂತರ ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ತಗ್ಗುವುದು.  ೬೦೦ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬಳಸಿದಾಗ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತ.  ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್  ಗ್ಯಾಪ್ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಾರೆ.  ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡಿನಲ್ಲಿ ಎನರ್ಜಿ ಗ್ಯಾಪ್ ೩.೨೬ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ; ಇದಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸಿಲಿಕಾನಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ೧. ೧ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್.  ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್  ಆಧಾರಿತ ಡಯೋಡ್ ಸಾಧನವು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಸಾಗಿಸಿ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ತಡೆಯಬಲ್ಲದು.  ಆದರೆ ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಮೊತ್ತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬಳಸಿದಾಗ ಡಯೋಡ್ "ಬ್ರೇಕ್ ಡೌನ್" ಎಂಬ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹೋಗಿಬಿಡುತ್ತದೆ; ಆಗ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಆಧಾರಿತ ಡಯೋಡ್ ಗಳ ಬ್ರೇಕ್ ಡೌನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚು ಇರುವ ಕಾರಣ ಅವುಗಳನ್ನು ಇವಿ ಮುಂತಾದ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವುದು ಸೂಕ್ತ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ - ದೊಡ್ಡ ಮೊತ್ತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವು ಇರುವಾಗ ಪದಾರ್ಥದ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ. ಆಗ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪದಾರ್ಥದ ವಾಹಕ ಗುಣ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ.  ಇದು ಹೀಗೇ ಸಾಗಿದರೆ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ ಅವೇ (Thermal Runaway) ಉಂಟಾಗಿ ಅವಘಡ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡಿನ "ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ" (Thermal Stability) ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುವ ಕಾರಣ ತಂಪಾಗಿಸುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ವಿಶೇಷ ಅಗತ್ಯ ಇರುವುದಿಲ್ಲ.

ಹೆಚ್ಚಿದ  ಆವರ್ತನಾ ಸಂಖ್ಯೆ :  ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪವರ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಎಂಬ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಸಾಧನವನ್ನು ಒಂದು ಸ್ವಿಚ್ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.  ಇಂಡಕ್ಟರ್, ಕೆಪಾಸಿಟರ್, ಡಯೋಡ್ ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚ್ ಇವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಮಂಡಲ (electronic circuit) ಎಸಿ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಡಿಸಿಗೆ, ಡಿಸಿ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ/ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದ ಡಿಸಿಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಲ್ಲದು. ಇಂಥ ಸ್ವಿಚ್ಚುಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಆಗಬೇಕು.  ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸಾಧನಗಳ ಸ್ಥಿತ್ಯಂತರವೇಗವು  (switching speed)  ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸಾಧನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು.  ಹೀಗಾಗಿ ಅವು ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಇಪ್ಪತ್ತು ಲಕ್ಷ ಸಲ (೨೦ Megahertz) ವೇಗದಲ್ಲೂ ಆನ್ ಆಫ್ ಆಗಬಲ್ಲವು.