مقدمة في مجالات تطبيق أشباه الموصلات

تُستخدم أشباه الموصلات في الدوائر المتكاملة والإلكترونيات الاستهلاكية وأنظمة الاتصالات وتوليد الطاقة الكهروضوئية وتطبيقات الإضاءة وتحويل الطاقة العالية وغيرها من المجالات.
التطبيقات الكهروضوئية
إن التأثير الكهروضوئي للمواد شبه الموصلة هو المبدأ الأساسي وراء تشغيل الخلايا الشمسية. في هذه المرحلة، أصبح تطبيق الطاقة الكهروضوئية للمواد شبه الموصلة موضوعًا ساخنًا وهو حاليًا أسرع أسواق الطاقة النظيفة نموًا والأفضل تطورًا في العالم. المادة الرئيسية للخلايا الشمسية هي مادة أشباه الموصلات. المعيار الرئيسي للحكم على جودة الخلايا الشمسية هو معدل التحويل الكهروضوئي. كلما ارتفع معدل التحويل الكهروضوئي، زادت كفاءة عمل الخلية الشمسية. وفقًا لمواد أشباه الموصلات المختلفة المستخدمة، تنقسم الخلايا الشمسية إلى خلايا شمسية من السيليكون البلورية وخلايا رقيقة وخلايا مركبة من النوع III-V.
تطبيقات الإضاءة
LED عبارة عن صمام ثنائي باعث للضوء لأشباه الموصلات مبني على ترانزستور أشباه الموصلات. مصدر ضوء أشباه الموصلات الذي يستخدم تقنية LED صغير الحجم ويمكن تعبئته بشكل مسطح. إنه يولد حرارة منخفضة أثناء التشغيل، وهو موفر للطاقة وفعال، وله عمر منتج طويل، وسرعة استجابة سريعة، وهو صديق للبيئة وخالي من التلوث، ويمكن أيضًا تطويره ليصبح منتجًا خفيفًا ورفيعًا وقصيرًا. بمجرد ظهورها، سرعان ما أصبحت شائعة وأصبحت جيلًا جديدًا من مصادر الإضاءة عالية الجودة. ويستخدم الآن على نطاق واسع في حياتنا. لديها تطبيقات في مجالات مختلفة مثل إشارات المرور، ومصادر الإضاءة الخلفية للمنتجات الإلكترونية، ومصادر الضوء لتجميل المشهد الليلي في المناطق الحضرية، والإضاءة الداخلية.
تحويل طاقة عالية الطاقة
يعد التحويل المتبادل للتيار المتردد والتيار المباشر أمرًا مهمًا جدًا لاستخدام الأجهزة الكهربائية ويعتبر حماية ضرورية للأجهزة الكهربائية. وهذا يتطلب استخدام أجهزة تحويل الطاقة الأخرى. يتميز كربيد السيليكون بجهد انهيار عالي، وفجوة نطاق واسعة، وموصلية حرارية عالية. ولذلك، فإن أجهزة أشباه الموصلات SiC مناسبة جدًا للتطبيقات في المواقف ذات كثافة الطاقة العالية وتردد التبديل. أجهزة تحويل الطاقة هي واحدة منها. الأداء الممتاز لمكونات كربيد السيليكون في درجات الحرارة العالية والضغط العالي والتردد العالي جعلها تستخدم على نطاق واسع في حفر الآبار العميقة، والعاكسات في أجهزة توليد الطاقة، ومحولات الطاقة في المركبات الهجينة الكهربائية، وتحويل طاقة الجر لقطار السكك الحديدية الخفيفة وغيرها من المجالات. نظرًا لمزايا SiC نفسها والطلب الحالي في الصناعة على مواد أشباه الموصلات خفيفة الوزن وعالية كفاءة التحويل، فإن SiC ستحل محل Si وتصبح مادة أشباه الموصلات الأكثر استخدامًا.