مواد با گاف پهن فوق العاده ) الماس و AlGaN با گاف بالای ۵.۵ الکترون ولت (در سطوح ولتاژ ۳۳ کیلوولت و بالاتر و تاثیر آن ها بر کاهش تلفات انرژی و اثرات زیست محیطی سیستم های قدرت

مواد با گاف پهن فوق العاده، از جمله الماس و آلیاژهای AlGaN با پهنای گاف بالای ۵.۵ الکترون ولت، به عنوان گزینه های نوین در مهندسی سیستم های قدرت در سطوح ولتاژ بالا مطرح شده اند. این مواد با ویژگی های فیزیکی ممتاز شامل هدایت حرارتی بسیار بالا، مقاومت الکتریکی پایین در شرایط ولتاژ بالا و توانایی تحمل دماهای بالا، امکان طراحی قطعات نیمه هادی با تلفات انرژی کمتر و عملکرد قابل اعتماد در ولتاژهای ۳۳ کیلوولت و بالاتر را فراهم می کنند. کاربرد این مواد در کلیدهای قدرت، دیودها و ترانزیستورهای ولتاژ بالا، علاوه بر بهبود کارایی سیستم های قدرت، اثرات زیست محیطی ناشی از مصرف انرژی و تولید گرمای اضافی را به طور چشمگیری کاهش می دهد. در این پژوهش، با مرور جامع ویژگی های الکترونیکی و حرارتی مواد با گاف پهن، اثر آن ها بر کاهش تلفات انرژی و بهبود شاخص های محیطی بررسی شده و راهکارهای طراحی بهینه برای تجهیزات ولتاژ بالا ارائه می شود. نتایج نشان می دهد که استفاده از مواد با گاف پهن فوق العاده می تواند تلفات سوئیچینگ و هدایت را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و با افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش نیاز به خنک کننده های پرمصرف، به صرفه جویی انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک کند. این تحقیق به عنوان مرجعی برای توسعه فناوری های سیستم های قدرت پایدار در ولتاژهای بالای ۳۳ کیلوولت و کاربردهای صنعتی ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

مواد با گاف پهن ، الماس ، AlGaN ، ولتاژ بالا ، تلفات انرژی ، سیستم های قدرت ، اثرات زیست محیطی ، نیمه هادی ها ، کلیدهای قدرت ، دیودهای ولتاژ بالا