ເປັນຫຍັງເພັດຈຶ່ງມີການນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ໂດດເດັ່ນ?

ວັດສະດຸລະບາຍຄວາມຮ້ອນເພັດ: ອະນາຄົດຂອງການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນສຳລັບເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າພະລັງງານສູງ

ຍ້ອນວ່າອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຍັງສືບຕໍ່ມີຂະໜາດນ້ອຍລົງ, ໄວຂຶ້ນ ແລະ ມີພະລັງຫຼາຍຂຶ້ນ, ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນໄດ້ກາຍເປັນໜຶ່ງໃນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດທີ່ອຸດສາຫະກຳທີ່ທັນສະໄໝກຳລັງປະເຊີນ. ຕັ້ງແຕ່ເຊມິຄອນດັກເຕີພະລັງງານສູງ ແລະ ລະບົບການສື່ສານ 5G ຈົນເຖິງພາຫະນະໄຟຟ້າ, ເອເລັກໂຕຣນິກການບິນ ແລະ ສູນຄອມພິວເຕີ AI, ການເພີ່ມຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານຈະສ້າງຄວາມຮ້ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍທີ່ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງອຸປະກອນ.

ວັດສະດຸການຈັດການຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມຄ່ອຍໆບັນລຸຂີດຈຳກັດຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ຜູ້ຜະລິດກຳລັງຊອກຫາວັດສະດຸລະບາຍຄວາມຮ້ອນລຸ້ນຕໍ່ໄປຢ່າງຫ້າວຫັນທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າ, ການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຕ່ຳ, ແລະ ນ້ຳໜັກເບົາ.

ໃນບັນດາວັດສະດຸທີ່ຮູ້ຈັກທັງໝົດ, ເພັດໂດດເດັ່ນເປັນໜຶ່ງໃນວິທີແກ້ໄຂການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ມີຄວາມຫວັງທີ່ສຸດ.

ເປັນຫຍັງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ?

ຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເຕັກໂນໂລຊີເຄິ່ງຕົວນຳໄດ້ນຳໄປສູ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຊື່ອມໂຍງທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ກະແສຄວາມຮ້ອນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນພາຍໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ຄວາມຮ້ອນທີ່ເກີນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດ:

• ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນຫຼຸດລົງ
• ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອົງປະກອບສັ້ນລົງ
• ຄວາມກົດດັນຈາກຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມເສຍຫາຍຂອງໂຄງສ້າງ
• ອັດຕາການລົ້ມເຫຼວຂອງລະບົບເພີ່ມຂຶ້ນ

ເພື່ອແກ້ໄຂສິ່ງທ້າທາຍເຫຼົ່ານີ້, ອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆມັກນຳໃຊ້ວິທີແກ້ໄຂເຊັ່ນ:

• ແຜ່ນກຣາໄຟ
• ວັດສະດຸກຣາຟີນ
• ວັດສະດຸເຊື່ອມຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ (TIMs)
• ທໍ່ຄວາມຮ້ອນ
• ຫ້ອງໄອນ້ຳ
• ວັດສະດຸປະສົມໂລຫະທີ່ກ້າວໜ້າ

ໃນຂະນະທີ່ເທັກໂນໂລຢີເຫຼົ່ານີ້ສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບບາງຢ່າງ, ຫຼາຍຄົນຍັງມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານສູງລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ໂດຍສະເພາະບ່ອນທີ່ຕ້ອງການການອອກແບບທີ່ບາງເປັນພິເສດ, ໂຄງສ້າງນ້ຳໜັກເບົາ, ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການກຳຈັດຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ.

ສິ່ງນີ້ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ວັດສະດຸຄວາມຮ້ອນທີ່ອີງໃສ່ຄາບອນທີ່ກ້າວໜ້າ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນເພັດ.

ເພັດ: ໜຶ່ງໃນວັດສະດຸທີ່ນຳຄວາມຮ້ອນໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນໂລກ

ເພັດໄດ້ຮັບການຍອມຮັບຢ່າງກວ້າງຂວາງວ່າເປັນວັດສະດຸທຳມະຊາດທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີວ່າແຂງທີ່ສຸດ, ແຕ່ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນຂອງມັນກໍ່ໜ້າສັງເກດເຊັ່ນກັນ.

ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ເພັດທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງສາມາດສະແດງຄ່າການນຳຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າທອງແດງປະມານຫ້າເທົ່າ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໜຶ່ງໃນວັດສະດຸນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ສຸດ.

ບໍ່ເຫມືອນກັບໂລຫະ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຜ່ານເອເລັກຕຣອນເສລີ, ເພັດຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຜ່ານການສັ່ນສະເທືອນຂອງໂຄງສ້າງທີ່ເອີ້ນວ່າໂຟນອນ.

ເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງຜລຶກທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນ, ເພັດສະເໜີໃຫ້:

• ການນຳຄວາມຮ້ອນສູງຫຼາຍ
• ຄ່າສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຕໍ່າຫຼາຍ
• ການສນວນໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ
• ຄວາມແຂງແຮງຂອງໄຟຟ້າສູງ
• ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີທີ່ໂດດເດັ່ນ
• ຄວາມເຂັ້ມແຂງທາງກົນຈັກທີ່ໂດດເດັ່ນ

ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ເພັດເປັນວັດສະດຸທີ່ເໝາະສົມສຳລັບເຄື່ອງກະຈາຍຄວາມຮ້ອນຂັ້ນສູງ, ຊັ້ນຮອງພື້ນເຄິ່ງຕົວນຳ, ລະບົບເລເຊີ, ແລະ ການນຳໃຊ້ການຫຸ້ມຫໍ່ເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານສູງ.

ການນຳຄວາມຮ້ອນຂອງເພັດປະເພດຕ່າງໆ

ບໍ່ແມ່ນເພັດທຸກອັນມີປະສິດທິພາບທາງຄວາມຮ້ອນຄືກັນ. ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກຄວາມບໍລິສຸດຂອງຜລຶກ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສິ່ງປົນເປື້ອນ, ແລະໂຄງສ້າງຂອງຜລຶກ.

ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ ເພັດແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍປະເພດ, ລວມທັງ:

• ປະເພດ Ia
• ປະເພດ Ib
• ປະເພດ IIa
• ປະເພດ IIb

ໃນບັນດາພວກມັນ, ເພັດປະເພດ IIa ຖືກຖືວ່າເປັນຮູບແບບທີ່ບໍລິສຸດທີ່ສຸດ, ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕໍ່າຫຼາຍຂອງສິ່ງເຈືອປົນໄນໂຕຣເຈນ ແລະ ໂບຣອນ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຈຶ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງສຸດ.

ຄ່າຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນໂດຍທົ່ວໄປປະກອບມີ:

ປະເພດເພັດ	ການນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ (W/m·K)
ປະເພດ Ia	600–1000
ປະເພດ IIa	2000–2200
ເພັດ CVD ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ	ສູງສຸດ 2200+

ສຳລັບການນຳໃຊ້ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ, ເພັດປະເພດ IIa ທີ່ເປັນຜລຶກດຽວ ແລະ ເພັດ polycrystalline CVD ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ ແມ່ນວັດສະດຸທີ່ນິຍົມໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ.

ເພັດນຳຄວາມຮ້ອນໄດ້ແນວໃດ?

ຄວາມລັບຢູ່ທີ່ໂຄງສ້າງອະຕອມຂອງເພັດ.

ເພັດມີຕາຂ່າຍຜລຶກຮູບຊົງກ້ອນ ເຊິ່ງອະຕອມຄາບອນແຕ່ລະອະຕອມຖືກຜູກມັດກັບອະຕອມຄາບອນທີ່ຢູ່ຕິດກັນສີ່ອະຕອມຜ່ານພັນທະໂຄວາເລນ sp³ ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ປະກອບເປັນໂຄງສ້າງ tetrahedral ທີ່ໝັ້ນຄົງເປັນພິເສດ.

ເນື່ອງຈາກວ່າເອເລັກຕຣອນວາເລນທັງໝົດຖືກຜູກມັດຢ່າງແໜ້ນໜາພາຍໃນພັນທະໂຄວາເລນເຫຼົ່ານີ້, ເພັດຈຶ່ງບໍ່ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວກັນໄຟຟ້າ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຂົນສົ່ງຄວາມຮ້ອນໃນເພັດແມ່ນມີປະສິດທິພາບຢ່າງບໍ່ໜ້າເຊື່ອ.

ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຜ່ານໂຟນອນ

ໃນເພັດ, ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກນຳໄປໃຊ້ໂດຍໂຟນອນ - ການສັ່ນສະເທືອນທີ່ມີປະລິມານຂອງອະຕອມພາຍໃນໂຄງສ້າງຜລຶກ.

ປະສິດທິພາບຂອງການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນແມ່ນຂຶ້ນກັບເສັ້ນທາງເສລີສະເລ່ຍຂອງໂຟນອນ, ເຊິ່ງສະແດງເຖິງໄລຍະທາງທີ່ໂຟນອນສາມາດເດີນທາງໄດ້ກ່ອນທີ່ຈະກະແຈກກະຈາຍ.

ປັດໄຈທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການນຳຄວາມຮ້ອນປະກອບມີ:

• ສິ່ງເຈືອປົນຂອງໄນໂຕຣເຈນ
• ສານຕົກຄ້າງຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະ
• ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຜລຶກ
• ການເຄື່ອນຍ້າຍ
• ເຂດແດນຂອງເມັດພືດ
• ຮອຍແຕກຂະໜາດນ້ອຍ
• ການບິດເບືອນຂອງຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ

ເມື່ອໂຟນອນປະທະກັບຄວາມບໍ່ສົມບູນເຫຼົ່ານີ້, ການເຄື່ອນໄຫວຂອງພວກມັນຈະຖືກລົບກວນ, ຫຼຸດປະສິດທິພາບການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນ.

ດັ່ງນັ້ນ, ເພັດທີ່ມີໂຄງສ້າງບໍລິສຸດ ແລະ ສົມບູນແບບກວ່າ, ການນຳຄວາມຮ້ອນກໍ່ຈະສູງຂຶ້ນ. ນີ້ອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງເພັດ Type IIa ແລະ ເພັດ CVD ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງຈຶ່ງມີປະສິດທິພາບທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບເພັດຊັ້ນອື່ນໆ.

ຂໍ້ດີຂອງເຄື່ອງກະຈາຍຄວາມຮ້ອນເພັດ

ເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸການຈັດການຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມ, ເຄື່ອງກະຈາຍຄວາມຮ້ອນເພັດມີຜົນປະໂຫຍດຫຼາຍຢ່າງທີ່ສຳຄັນ:

ການນຳຄວາມຮ້ອນສູງຫຼາຍ

ການກຳຈັດຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາຊ່ວຍຮັກສາອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກໃຫ້ໝັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນວ່າຈະຢູ່ພາຍໃຕ້ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສຸດ.

ການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຕ່ຳ

ຄ່າສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຂອງເພັດແມ່ນປະມານ 0.8 × 10⁻⁶/K, ເຊິ່ງກົງກັນຢ່າງໃກ້ຊິດກັບວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳຫຼາຍຊະນິດ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນໃຫ້ໜ້ອຍທີ່ສຸດ.

ການສນວນໄຟຟ້າ

ບໍ່ເຫມືອນກັບທອງແດງ ຫຼື ອາລູມິນຽມ, ເພັດໃຫ້ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດໂດຍບໍ່ມີການປະນີປະນອມການແຍກໄຟຟ້າ.

ການອອກແບບນ້ຳໜັກເບົາ

Diamond ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາການຈັດການຄວາມຮ້ອນທີ່ບາງ ແລະ ເບົາກວ່າສຳລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຂະໜາດກະທັດຮັດ.

ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືໃນໄລຍະຍາວ

ຄວາມเฉื่อยชาທາງເຄມີ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງເພັດປະກອບສ່ວນໃຫ້ມີຄວາມທົນທານທີ່ດີກວ່າພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການປະຕິບັດງານທີ່ຫຍຸ້ງຍາກ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເພັດການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ

ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າ, ວັດສະດຸລະບາຍຄວາມຮ້ອນເພັດກຳລັງພົບເຫັນການນຳໃຊ້ເພີ່ມຂຶ້ນໃນ:

ອຸປະກອນເຄິ່ງຕົວນຳ

• ເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ GaN
• ໂມດູນພະລັງງານ SiC
• ອຸປະກອນ RF ຄວາມຖີ່ສູງ
• ເຕັກໂນໂລຊີການຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ກ້າວໜ້າ

ລະບົບເລເຊີ

• ໄດໂອດເລເຊີພະລັງງານສູງ
• ເລເຊີແບບແຂງ
• ອຸປະກອນເລເຊີອຸດສາຫະກຳ

ເອເລັກໂຕຣນິກການບິນອະວະກາດ

• ລະບົບການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ
• ໂມດູນເຣດາ
• ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ

ປັນຍາປະດິດ ແລະ ສູນຂໍ້ມູນ

• ຕົວເລັ່ງ AI
• ໂປເຊດເຊີປະສິດທິພາບສູງ
• ແພລດຟອມຄອມພິວເຕີຂັ້ນສູງ

ອຸປະກອນທາງແສງ ແລະ ອຸປະກອນໂຟໂຕນິກ

• ອົງປະກອບທາງແສງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ
• ລະບົບ LED ພະລັງງານສູງ
• ວົງຈອນປະສົມປະສານໂຟໂຕນິກ

ຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານອຸດສາຫະກໍາຖືວ່າເພັດເປັນໜຶ່ງໃນວັດສະດຸການຈັດການຄວາມຮ້ອນລຸ້ນຕໍ່ໄປທີ່ມີຄວາມຫວັງທີ່ສຸດສໍາລັບເຕັກໂນໂລຊີເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ເຄິ່ງຕົວນໍາທີ່ກ້າວຫນ້າ.

ອະນາຄົດຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນຂອງເພັດ

ຍ້ອນວ່າຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນໃນທົ່ວອຸດສາຫະກຳເຄິ່ງຕົວນຳ, ໂທລະຄົມມະນາຄົມ, ຍານຍົນ ແລະ ການບິນອະວະກາດ, ຄວາມຕ້ອງການສຳລັບວິທີແກ້ໄຂຄວາມຮ້ອນທີ່ກ້າວໜ້າຈະເພີ່ມຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ.

ດ້ວຍການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດເພັດ HPHT ແລະ CVD, ວັດສະດຸເພັດທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງກຳລັງກາຍເປັນສິ່ງທີ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ງ່າຍ ແລະ ມີປະສິດທິພາບດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼາຍກວ່າແຕ່ກ່ອນ.

ຈາກການຫຸ້ມຫໍ່ເຄິ່ງຕົວນຳໄປສູ່ລະບົບຄອມພິວເຕີ AI ແລະ ລະບົບການບິນອະວະກາດ, ເພັດກຳລັງຫັນປ່ຽນຈາກວັດສະດຸພິເສດໄປສູ່ຕົວກະຕຸ້ນທີ່ສຳຄັນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກລຸ້ນຕໍ່ໄປ.

ການປະສົມປະສານທີ່ບໍ່ມີໃຜທຽບເທົ່າຂອງການນຳຄວາມຮ້ອນ, ການສນວນໄຟຟ້າ, ການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຕໍ່າ, ແລະ ຄວາມທົນທານທາງກົນຈັກເຮັດໃຫ້ເພັດເປັນໜຶ່ງໃນວັດສະດຸການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ມີຄຸນຄ່າທີ່ສຸດສຳລັບອະນາຄົດ.