Má tá sé ag dul faoi réim ábhair theasa, téann an fhorbhreacán AlN i gceann na grúpa, le huimhreacha ar chonduchtacht teasa timpeall 170 go 200 W/mK. Tá sé seo an-deas aibí i gcomparáid le hairíonna eile cosúil le habhacóras alúmanaim ag 20 go 30 W/mK nó nítríd shilicin le 15 go 35 W/mK faoi chúinsí comhionanna. An rud a dhéanann AlN chomh maith sin ná a struchtúr chrainnscile wurtzite uathúil. Ligeann an eagarú seo teas a dhreapadh tríd an ábhar go héifeachtach gan airíonna leictreacha a mhealladh, agus ag coinneáil insilíochta láidir ag thart ar 14 kV/mm. De ghnáth taispeántar laghdú 30 go 40% i néareacht teasa i móidúil cumhachta a úsáideann AlN i gcomparáid le forbhríoga ocsaíd traidisiúnta. Níos lú teas atá cruinnithe, sin níos faide atá le feiceáil ó chiptheoirí sula bhfaillíonn siad. Maidir le daoine atá ag obair ar dhearthóireachtaí minicíochta ard, laghdaíonn an éifeachtúlacht chomh maith seo i ndáiríre an ghá le codanna fuaraithe breise. An toradh deiridh? Córais a ghlacadh níos lú spás, a bhfuil níos lú meá, agus a chuireann níos mó cumhachta isteach i bpacaistí níos lú ná mar a raibh riamh roimhe seo.
Cuireann AlN ar aghaidh conductúlacht teasa iontach fiú nuair atá sé fíor-thine, ag fanacht os cionn 90% de mhéid a bheadh ann i bhfoirm mhóir mar níl aon chomharthas mór ó scateráil fhonóin ag comhéadan. Déanann sé seo é a dhéanamh ina rogha áirithe do iarrachtaí ina bhfuil scamaill nó ilshraitheanna ábhar ina mbíonn tromchúlú teasa le fáil go minic. Tá ráta leathnaithe teasa na hábhair timpeall 4.5 ppm in aghaidh gach Kelvin, rud a léiríonn comhoiriúnú maith lena chéile leis an silicin agus leis an tsilicin carbide. Redaimíonn an comhoiriúnú seo an fadhb teasa idir ábhair faoi thart ar 60% i gcomparáid le hábhair cosúil leis an alumina nach mbeirneann chomh maith le chéile. Má chuireann tú an airí seo le teicnicí maith meitrialaithe, go háirithe copper díreach-dhlúthaithe (DBC), feicimid uimhreacha ar fheidhmiú teasa idir-ábhar a shroicheann thar 3,000 W in aghaidh an mhéadrain chearnach in aghaidh gach Kelvin. Déanann na gnéithe seo AlN oiriúnach do thimpeallachtaí teasa dúshláineacha, cosúil le córais chumhachta i ngnéithe nó le diodanna láser cumhachtacha a imríonn trí athruithe teochta éagsúla a shroichidh níos mó ná 200 céim Celsius le linn oibriú gnáth.
Oibríonn MOSFETs Carbóide Silicin (SiC) chomh maith le HEMTs Gailtreamha Nitride (GaN) go hiontach nuair a choinnítear teochta iomalartacha laistigh de theorainneacha dlúite. Snaidhmear Aluminum Nitride (AlN) amach mar gheall ar an mbealach a chóigeann sé teocht, ag laghdú ar na háiteanna te seo go minic laistigh de mhodúil cumhachta faoi thuairim is 20 go 30 céim Celsius. Déanann sé seo difríocht mór maidir le cosc ar fhadhbanna rith teasa i n-iarratais shonracha os cionn 1.2 kV cosúil le tiomántais inneallacha tionsclaíocha nó soláthairtí cumhachta freastalaí. De réir mar a eolas ár staidéar ar fhianaise cosúil le modúl Arrhenius, déanann laghdú ar na teochtaí seo go mbeidh feidhmneachais na gléasanna níos faide. Mar shampla, coinníonn SiC MOSFETs i gcomhthéacs le AlN éifeachtúlacht thart ar 98.5% fiú agus atá siad ag athrú ag minicíochtaí 50 kHz gan bheith ag teastáil aon oiriúnuithe feidhmíochta. Tá ballas tábhachtach eile ann ón gcuma a mheaitseálann AlN le slandáin semascóipéireacha i dtéarmaí rátaí leathnaithe. Cuirfidh an совaimheid seo cosc ar strus meicniúil a bhaineann le hathruithe teochta, rud a chiallaíonn nach bhfaighimid tuarcrích nó comhsolairí ag briseadh tar éis na chuairteanna uilig seo téamh agus fuarú.
Caithfidh bainisteáil teasa le haghaidh inbhersóirí triasach gluaisteán leictreach a bheith láidir go leor chun creatach, éadach teochta, agus an teasa láidir a ghineannar ag na córas cumhachta compacta seo a láimhseáil. Déanann foirgní alaimniam-nitríd (AlN) córas scoilteán thart 30% níos lú, agus iad fós a láimhseáil sruthanna teasa suas le 500 W in aghaidh an gchearnach ina socruithe 800 volt. Laghónann an t-ábhar seo an teochta iomláis laistigh na n-ionad IGBT/SiC comhghaointeach thart 15 go 25 céim cinn C compared le ábhair cherámacha coitianta. Tá torthaí iontacha taispeáint freisin i dtástálacha saoil fíora. Tá an ráta theip ar mheic micre-inbhersóirí ghloine soléir a bhfuiltear i réiltí na gcóir a laghdú 40% tar éasca trí chúig blianta o oibriúcháin. Coinníonn turgnaisí fuinniúla le comhpháirteanna AlN níos mó ná 99% amaosc fiú agus iad ag láimhseáil coinníollacha contúirteacha cosán mar ghaotha salainne, fíochus, agus ag túsáil ag teochtaí suas le míneas 40 céim cinn C. Is é go bhfuil AlN ina chumas a chosaint i gcoinne arcanna leictreach i timpeallachtaí fliuch nó salaithe, agus mar sin is é a bhfuil sé ag éirí chomh tábhachtach don tógáil infrastructúir dhíograiseach agus daonnúil ar fud éagsúla feidhmeanna fuinnimh athnuachanála.
Tá riachtanais an domhain leictreonachta cumhachta ar fadthanaistí a oibríonn go maith le trí rud mór ag an am céanna: baint as teocht go maith, faighteacht tríd sheandála deacra, agus roghanna pacaíochta flecsúiblí. Freastalaíonn nitride alúminiam ar gach ceann acu. Tá rianú teasa idir 170 agus 200 W/mK aige, rud a chiallaíonn go ndéanann sé teocht a thógáil ó chóimheasa cumhachta dlúite cosúil le IGBTs agus thyristors go héifeachtach. Chomh maith leis sin, oibríonn an t-aonad leathnaithe teasa, atá thart ar 4.5 ppm/K, go han-mhaith le silicium agus leis na haltsoláthairí nua le barra leithead móir, mar sin tá cincín níos lú ann go mbraithfear cruth nó dochar do dhúbailtí bánóide nuair a athraíonn teochtaí. Taispeántar i bhfearracha tionsclaíochta ó ASME go mbuíl méid mhór struis mheicniúla ag cruachú i bpacaí il-léir - uaireanta os cionn 0.8% ar gach athrú 100 céim theochta. Ach laghdaíonn comhoiriúníocht AlN le míreanna éagsúla an riosca sin go mór. Maidir le neart, bíonn AlN in ann seasamh ag greadaíocht láidir a aimsítear i gcarranna agus i néalta, ag maireamh fórsaí suas go 50G. Agus seo eile: cuíonn AlN le layerí insilíochta chomh geadaí le 0.3mm, ag laghdú ar chineálcha na bpacaíonn go leithdhighe nach mbaineann aon dul le gnéithe insilíochta leictreacha. Déanann sé seo é den chuid is fearr le haghaidh laghdú ar chomhéadan i dtreochnóirí géarchuir in gluaisteáin leictreacha agus i shonraí fuinnimh athnuacha a n-íslítear don líonra.
EN
