ແນະນຳ
ເຕັກໂນໂລຢີພະລັງງານແມ່ນພື້ນຖານຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທັນສະໄຫມ, ແລະຍ້ອນວ່າເຕັກໂນໂລຢີກ້າວຫນ້າ, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການປັບປຸງລະບົບພະລັງງານຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ໃນສະພາບການນີ້, ການເລືອກວັດສະດຸ semiconductor ກາຍເປັນສິ່ງສໍາຄັນ. ໃນຂະນະທີ່ຊິລິຄອນ (Si) semiconductors ແບບດັ້ງເດີມຍັງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ວັດສະດຸທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນເຊັ່ນ Gallium Nitride (GaN) ແລະ Silicon Carbide (SiC) ກໍາລັງໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມເພີ່ມຂຶ້ນໃນເຕັກໂນໂລຢີພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ບົດຄວາມນີ້ຈະຄົ້ນຫາຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສາມວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ໃນເຕັກໂນໂລຢີພະລັງງານ, ສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງພວກເຂົາ, ແລະທ່າອ່ຽງຂອງຕະຫຼາດໃນປະຈຸບັນເພື່ອເຂົ້າໃຈວ່າເປັນຫຍັງ GaN ແລະ SiC ຈຶ່ງກາຍເປັນສິ່ງຈໍາເປັນໃນລະບົບໄຟຟ້າໃນອະນາຄົດ.
1. Silicon (Si) — ວັດສະດຸ Semiconductor ພະລັງງານແບບດັ້ງເດີມ
1.1 ລັກສະນະ ແລະຂໍ້ໄດ້ປຽບ
ຊິລິໂຄນແມ່ນອຸປະກອນການບຸກເບີກໃນຂົງເຂດ semiconductor ພະລັງງານ, ມີການນໍາໃຊ້ຫຼາຍທົດສະວັດໃນອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກ. ອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ Si-based ມີຂະບວນການຜະລິດທີ່ໃຫຍ່ເຕັມທີ່ແລະພື້ນຖານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ກວ້າງຂວາງ, ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບເຊັ່ນ: ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງທີ່ໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ອຸປະກອນຊິລິໂຄນສະແດງໃຫ້ເຫັນການນໍາໄຟຟ້າທີ່ດີ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານທີ່ຫລາກຫລາຍ, ຈາກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກບໍລິໂພກພະລັງງານຕ່ໍາເຖິງລະບົບອຸດສາຫະກໍາທີ່ມີພະລັງງານສູງ.
1.2 ຂໍ້ຈໍາກັດ
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຕ້ອງການປະສິດທິພາບແລະປະສິດທິພາບສູງຂຶ້ນໃນລະບົບພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງອຸປະກອນຊິລິໂຄນໄດ້ກາຍເປັນປາກົດຂື້ນ. ຫນ້າທໍາອິດ, ຊິລິໂຄນປະຕິບັດບໍ່ດີພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຄວາມຖີ່ສູງແລະອຸນຫະພູມສູງ, ເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນແລະປະສິດທິພາບຂອງລະບົບຫຼຸດລົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາຂອງຊິລິໂຄນເຮັດໃຫ້ການຈັດການຄວາມຮ້ອນທີ່ທ້າທາຍໃນການນໍາໃຊ້ພະລັງງານສູງ, ຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງລະບົບແລະອາຍຸການ.
1.3 ພື້ນທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ເຖິງວ່າຈະມີສິ່ງທ້າທາຍເຫຼົ່ານີ້, ອຸປະກອນຊິລິໂຄນຍັງຄົງເດັ່ນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແບບດັ້ງເດີມຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ໍາເຊັ່ນ: ເຄື່ອງແປງ AC-DC, DC-DC converters, ເຄື່ອງໃຊ້ໃນຄົວເຮືອນ, ແລະອຸປະກອນຄອມພິວເຕີສ່ວນບຸກຄົນ.
2. Gallium Nitride (GaN) — ອຸປະກອນທີ່ມີປະສິດທິສູງທີ່ເກີດໃຫມ່
2.1 ລັກສະນະ ແລະ ຂໍ້ໄດ້ປຽບ
Gallium Nitride ເປັນ bandgap ກ້ວາງsemiconductorອຸປະກອນການສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍພາກສະຫນາມການລະອຽດສູງ, ການເຄື່ອນໄຫວເອເລັກໂຕຣນິກສູງ, ແລະຕ່ໍາໃນການຕ້ານທານ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຊິລິໂຄນ, ອຸປະກອນ GaN ສາມາດປະຕິບັດງານໃນຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີໃນການສະຫນອງພະລັງງານແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ອຸປະກອນ GaN ສາມາດເສີມຂະຫຍາຍປະສິດທິພາບຂອງລະບົບພະລັງງານຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກການດໍາເນີນການຕ່ໍາແລະການສູນເສຍສະຫຼັບຂອງເຂົາເຈົ້າ, ໂດຍສະເພາະໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂະຫນາດກາງຫາຕ່ໍາ, ຄວາມຖີ່ສູງ.
2.2 ຂໍ້ຈໍາກັດ
ເຖິງວ່າຈະມີຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານການປະຕິບັດທີ່ສໍາຄັນຂອງ GaN, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຂອງມັນຍັງຄົງຂ້ອນຂ້າງສູງ, ຈໍາກັດການນໍາໃຊ້ຂອງມັນກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີລະດັບສູງທີ່ປະສິດທິພາບແລະຂະຫນາດແມ່ນສໍາຄັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີ GaN ຍັງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນຂອງການພັດທະນາທີ່ຂ້ອນຂ້າງ, ມີຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນໄລຍະຍາວແລະການເຕີບໃຫຍ່ຂອງການຜະລິດຈໍານວນຫລາຍຈໍາເປັນຕ້ອງມີຄວາມຖືກຕ້ອງຕື່ມອີກ.
2.3 ພື້ນທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ຄຸນລັກສະນະຄວາມຖີ່ສູງ ແລະປະສິດທິພາບສູງຂອງອຸປະກອນ GaN ໄດ້ນຳໄປສູ່ການຮັບຮອງເອົາໃນຫຼາຍຂົງເຂດທີ່ພົ້ນເດັ່ນ, ລວມທັງເຄື່ອງສາກໄວ, ການສະໜອງພະລັງງານການສື່ສານ 5G, ເຄື່ອງແປງໄຟຟ້າທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ແລະເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າໃນອາວະກາດ. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼຸດລົງ, GaN ຄາດວ່າຈະມີບົດບາດທີ່ໂດດເດັ່ນໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ.
3. Silicon Carbide (SiC) — ວັດສະດຸທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການນຳໃຊ້ແຮງດັນສູງ
3.1 ລັກສະນະ ແລະ ຂໍ້ໄດ້ປຽບ
Silicon Carbide ເປັນອຸປະກອນ semiconductor bandgap ກວ້າງອີກອັນຫນຶ່ງທີ່ມີພາກສະຫນາມການທໍາລາຍທີ່ສູງຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນ, ແລະຄວາມໄວການອີ່ມຕົວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຫຼາຍກ່ວາຊິລິຄອນ. ອຸປະກອນ SiC ດີເລີດໃນການນໍາໃຊ້ແຮງດັນສູງແລະພະລັງງານສູງ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ (EVs) ແລະ inverters ອຸດສາຫະກໍາ. ຄວາມທົນທານຂອງແຮງດັນສູງຂອງ SiC ແລະການສູນເສຍການປ່ຽນຕ່ໍາເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການປ່ຽນພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ.
3.2 ຂໍ້ຈໍາກັດ
ຄ້າຍຄືກັນກັບ GaN, ອຸປະກອນ SiC ມີລາຄາແພງໃນການຜະລິດ, ມີຂະບວນການຜະລິດທີ່ສັບສົນ. ອັນນີ້ຈຳກັດການນຳໃຊ້ຂອງພວກມັນຕໍ່ກັບແອັບພລິເຄຊັນທີ່ມີມູນຄ່າສູງເຊັ່ນ: ລະບົບໄຟຟ້າ EV, ລະບົບພະລັງງານທົດແທນ, ເຄື່ອງປ່ຽນໄຟຟ້າແຮງດັນສູງ, ແລະອຸປະກອນຕາຂ່າຍໄຟຟ້າອັດສະລິຍະ.
3.3 ພື້ນທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ຄຸນລັກສະນະຂອງແຮງດັນສູງທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ SiC ເຮັດໃຫ້ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ໄຟຟ້າໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ອຸນຫະພູມສູງ, ເຊັ່ນ EV inverters ແລະ chargers, inverter ພະລັງງານສູງແສງຕາເວັນ, ລະບົບພະລັງງານລົມ, ແລະອື່ນໆ. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງຕະຫຼາດເຕີບໂຕແລະຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງອຸປະກອນ SiC ໃນຂົງເຂດເຫຼົ່ານີ້ຈະສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍອອກໄປ.
4. ການວິເຄາະທ່າອ່ຽງຕະຫຼາດ
4.1 ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງຕະຫຼາດ GaN ແລະ SiC
ປະຈຸບັນ, ຕະຫຼາດເຕັກໂນໂລຊີພະລັງງານພວມດຳເນີນການຫັນປ່ຽນເທື່ອລະກ້າວຈາກອຸປະກອນຊິລິຄອນແບບດັ້ງເດີມມາເປັນອຸປະກອນ GaN ແລະ SiC. ອີງຕາມບົດລາຍງານການຄົ້ນຄວ້າຕະຫຼາດ, ຕະຫຼາດສໍາລັບອຸປະກອນ GaN ແລະ SiC ແມ່ນການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາແລະຄາດວ່າຈະສືບຕໍ່ເສັ້ນທາງການຂະຫຍາຍຕົວສູງໃນຊຸມປີຂ້າງຫນ້າ. ທ່າອ່ຽງນີ້ຕົ້ນຕໍແມ່ນຍ້ອນຫຼາຍປັດໄຈ:
- **ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ**: ໃນຂະນະທີ່ຕະຫຼາດ EV ຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງວ່ອງໄວ, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການ semiconductors ພະລັງງານແຮງດັນສູງປະສິດທິພາບສູງແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ອຸປະກອນ SiC, ເນື່ອງຈາກການປະຕິບັດທີ່ດີກວ່າຂອງພວກເຂົາໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີແຮງດັນສູງ, ໄດ້ກາຍເປັນທາງເລືອກທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບລະບົບໄຟຟ້າ EV.
- **ການພັດທະນາພະລັງງານທົດແທນ **: ລະບົບການຜະລິດພະລັງງານທົດແທນ, ເຊັ່ນ: ແສງຕາເວັນແລະພະລັງງານລົມ, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີເຕັກໂນໂລຊີການປ່ຽນແປງພະລັງງານປະສິດທິພາບ. ອຸປະກອນ SiC, ມີປະສິດທິພາບສູງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື, ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນລະບົບເຫຼົ່ານີ້.
- **ການຍົກລະດັບເຄື່ອງໃຊ້ອີເລັກໂທຣນິກ**: ເນື່ອງຈາກອຸປະກອນອີເລັກໂທຣນິກຂອງຜູ້ບໍລິໂພກເຊັ່ນ: ໂທລະສັບສະຫຼາດ ແລະແລັບທັອບພັດທະນາໄປສູ່ປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບດເຕີຣີທີ່ດົນກວ່ານັ້ນ, ອຸປະກອນ GaN ໄດ້ຖືກນຳມາໃຊ້ໃນເຄື່ອງສາກໄວ ແລະອະແດັບເຕີພະລັງງານຫຼາຍຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກລັກສະນະຄວາມຖີ່ ແລະປະສິດທິພາບສູງ.
4.2 ເປັນຫຍັງຕ້ອງເລືອກ GaN ແລະ SiC
ຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງຕໍ່ GaN ແລະ SiC ຕົ້ນຕໍແມ່ນມາຈາກການປະຕິບັດທີ່ດີກວ່າຂອງພວກເຂົາຫຼາຍກວ່າອຸປະກອນຊິລິໂຄນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະ.
- **ປະສິດທິພາບສູງ**: ອຸປະກອນ GaN ແລະ SiC ເກັ່ງໃນການນຳໃຊ້ຄວາມຖີ່ສູງ ແລະແຮງດັນສູງ, ຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ. ນີ້ເປັນສິ່ງສໍາຄັນໂດຍສະເພາະໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ພະລັງງານທົດແທນ, ແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກການບໍລິໂພກປະສິດທິພາບສູງ.
- **ຂະໜາດນ້ອຍລົງ**: ເນື່ອງຈາກອຸປະກອນ GaN ແລະ SiC ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ໃນຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຜູ້ອອກແບບພະລັງງານສາມາດຫຼຸດຂະໜາດຂອງອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີໄດ້, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ຂະໜາດຂອງລະບົບພະລັງງານທັງໝົດຫຼຸດລົງ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງສໍາຄັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການການອອກແບບຂະຫນາດນ້ອຍແລະນ້ໍາຫນັກເບົາ, ເຊັ່ນ: ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກແລະຍານອາວະກາດ.
- **ຄວາມເຊື່ອຖືເພີ່ມຂຶ້ນ**: ອຸປະກອນ SiC ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນເປັນພິເສດແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ແຮງດັນສູງ, ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບຄວາມເຢັນຈາກພາຍນອກແລະການຂະຫຍາຍຊີວິດອຸປະກອນ.
5. ບົດສະຫຼຸບ
ໃນວິວັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີພະລັງງານທີ່ທັນສະໄຫມ, ທາງເລືອກຂອງອຸປະກອນ semiconductor ໂດຍກົງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບແລະທ່າແຮງການນໍາໃຊ້. ໃນຂະນະທີ່ຊິລິໂຄນຍັງຄອບງໍາຕະຫຼາດການໃຊ້ພະລັງງານແບບດັ້ງເດີມ, ເຕັກໂນໂລຢີ GaN ແລະ SiC ໄດ້ກາຍເປັນທາງເລືອກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບລະບົບພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ແລະມີຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງຢ່າງໄວວາ.
GaN ກໍາລັງເຂົ້າສູ່ຜູ້ບໍລິໂພກຢ່າງໄວວາເອເລັກໂຕຣນິກແລະຂະແຫນງການສື່ສານເນື່ອງຈາກລັກສະນະຄວາມຖີ່ແລະປະສິດທິພາບສູງ, ໃນຂະນະທີ່ SiC, ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຕົນໃນການນໍາໃຊ້ແຮງດັນສູງ, ພະລັງງານສູງ, ໄດ້ກາຍເປັນວັດສະດຸທີ່ສໍາຄັນໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແລະລະບົບພະລັງງານທົດແທນ. ໃນຂະນະທີ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼຸດລົງແລະຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ, GaN ແລະ SiC ຄາດວ່າຈະທົດແທນອຸປະກອນຊິລິໂຄນໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ, ຂັບເຄື່ອນເຕັກໂນໂລຢີພະລັງງານໄປສູ່ໄລຍະໃຫມ່ຂອງການພັດທະນາ.
ການປະຕິວັດນີ້ນໍາພາໂດຍ GaN ແລະ SiC ບໍ່ພຽງແຕ່ຈະປ່ຽນແປງວິທີການອອກແບບລະບົບພະລັງງານແຕ່ຍັງສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ, ຈາກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກໄປສູ່ການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານ, ຊຸກຍູ້ພວກເຂົາໄປສູ່ທິດທາງທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງແລະເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມຫຼາຍຂຶ້ນ.
ເວລາປະກາດ: ສິງຫາ-28-2024