وتتطلب التطبيقات العالية التمرين مواد نصف موصل متخصصة يمكن أن تعمل بشكل موثوق في ظل ظروف حرارية شديدة، ويعد اختيار المواد المناسبة وإجراء حسابات دقيقة خطوات أساسية في تصميم هذه الموصلات شبه الموصلات لضمان الأداء والطول.

اختيار المواد للموصلات الساموية العالية التخصص

ويجب أن تكون المواد المستخدمة في الموصلات شبه المتحركة ذات الحرارة العالية فجوات واسعة النطاق، واستقرار حراري مرتفع، وخواص كهربائية جيدة عند درجات حرارة مرتفعة، وتشمل الخيارات المشتركة كاربيد السيليكون، ونيتريد غالويوم (GaN)، والماس، ويمكن أن تتحلى هذه المواد بدرجة أعلى من درجات الحرارة مقارنة بشبه موصلات السيليكون التقليدية.

ألف - الممتلكات الأساسية للمواد

  • Band Gap:] Wide band gaps reduce thermal generation of charge carriers.
  • Thermal Conductivity:] High thermal conductivity helps dissipate heat efficiently.
  • Breakdown Voltage:] Higher breakdown voltages enable operation at higher voltages.
  • Thermal Stability:] Resistance to degradation at high temperatures.

حسابات الأداء العالي

وينطوي تصميم الموصلات شبه الموصلات على حساب بارامترات مثل تركيز الناقلات المتأصلة، والتنقل، وتحلل الحرارة عند درجات الحرارة المرتفعة، وتساعد هذه الحسابات على التنبؤ بسلوك الأجهزة وضمان الموثوقية في ظل ظروف التشغيل.

تركيز الناقلات المتأصلة

ويزداد تركيز الناقلات المتأصلة مع ارتفاع الحرارة، مما يؤثر على السلوك، ويمكن تقديره باستخدام المعادلة:

ni = × T3/2 × e {]g/2kT]

حساب فولتاج

ويعتمد التحلل على الممتلكات المادية ومقياس الهندسة بالأجهزة ويمكن تقريبه بما يلي:

V]BD = E]BD × d]]