ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈដែលបញ្ជូនកម្ដៅក្នុងឧបករណ៍សាកថ្ម
បច្ចេកវិទ្យាសាកថ្មកំពុងវិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ចាប់ពីអាដាប់ទ័រធំៗ និងធ្ងន់ រហូតដល់ឆ្នាំងសាកតូចៗ ទម្ងន់ស្រាល ដែលមានសមត្ថភាពសាកថ្មថាមពលខ្ពស់ — 30W, 65W និងសូម្បីតែលើសពី 100W — ឥឡូវនេះមានលក់ហើយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពីក្រោយការរចនាបង្រួម និងដំណើរការខ្ពស់ទាំងនេះ មានបញ្ហាប្រឈមជាប្រចាំ៖ កំដៅ។ កំដៅខ្លាំងមិនត្រឹមតែធ្វើឱ្យឆ្នាំងសាកមិនស្រួលក្នុងការប៉ះប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងអាចកាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាព បង្កើនល្បឿនភាពចាស់នៃសមាសធាតុ និងក្នុងសេណារីយ៉ូធ្ងន់ធ្ងរ បង្កឱ្យមានដំណើរការខុសប្រក្រតី។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលការប្រើប្រាស់សម្ភារៈដែលដឹកនាំកម្ដៅគឺជាទិដ្ឋភាពសំខាន់នៃការរចនាឆ្នាំងសាកទំនើប។
ហេតុអ្វីបានជាឆ្នាំងសាកផលិតកំដៅ?
ឆ្នាំងសាកជាទូទៅបម្លែងថាមពល AC ពីព្រីភ្លើងជញ្ជាំងទៅជាថាមពល DC ដែលសមរម្យសម្រាប់ប្រើលើទូរសព្ទដៃ កុំព្យូទ័រយួរដៃ ឬឧបករណ៍ផ្សេងទៀត។ ដំណើរការបម្លែងនេះមិនដែលមានប្រសិទ្ធភាព 100% ទេ។ ថាមពលមួយចំនួនត្រូវបានបាត់បង់ជាកំដៅដោយសារកត្តាជាច្រើន៖
1. ការខាតបង់ប្តូរនៅក្នុងសមាសធាតុថាមពលដូចជា MOSFETs និងត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្តូរ។
2. ការខាតបង់ទង់ដែង និងការខាតបង់ស្នូលនៅក្នុងត្រង់ស្វ័រ និងអាំងឌុចទ័រ ជាពិសេសនៅប្រេកង់ប្តូរខ្ពស់។
3. ការខាតបង់នៅក្នុងឧបករណ៍កែតម្រូវ និងសមាសធាតុការពារ។
៤. ការបាត់បង់នៅលើផ្លូវ PCB និងឧបករណ៍ភ្ជាប់ ជាពិសេសនៅពេលចរន្តធំហូរ។
ឆ្នាំងសាកថាមពលខ្ពស់ ដូចជា 65W ឬ 100W ច្រើនតែបង្កើតកំដៅបានច្រើន។ លើសពីនេះ ឆ្នាំងសាកទំនើបៗច្រើនតែមានទំហំតូច ដែលកំណត់ទំហំដែលអាចប្រើបានសម្រាប់បញ្ចេញកំដៅ។ នេះជាកន្លែងដែលសម្ភារៈដែលដឹកនាំកំដៅចូលមក៖ ពួកវាជួយផ្ទេរកំដៅពីប្រភពរបស់វា (សមាសធាតុក្តៅ) ទៅកាន់តំបន់ធំជាង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាត្រូវបានបញ្ចេញទៅក្នុងខ្យល់។
តើសម្ភារៈដែលដឹកនាំកម្ដៅជាអ្វី?
សម្ភារៈដែលមានចរន្តកម្ដៅ គឺជាសម្ភារៈដែលមានចរន្តកម្ដៅខ្ពស់គួរសម (សមត្ថភាពក្នុងការដឹកនាំកម្ដៅ) ដែលអាចពន្លឿនការផ្ទេរកម្ដៅ។ នៅក្នុងបរិបទនៃឆ្នាំងសាក សម្ភារៈទាំងនេះកម្រត្រូវបានប្រើជា "ឧបករណ៍ត្រជាក់" ដូចជាកង្ហារណាស់។ ផ្ទុយទៅវិញ ពួកវាដំណើរការដោយអកម្មដោយគោលការណ៍នៃចរន្តកម្ដៅ និងការសាយភាយកម្ដៅ ដោយពឹងផ្អែកលើការវិលជុំវិញធម្មជាតិ និងវិទ្យុសកម្មដើម្បីបញ្ចេញកម្ដៅទៅក្នុងបរិស្ថាន។
ចរន្តកំដៅជាធម្មតាត្រូវបានបង្ហាញជាឯកតា W/m·K។ តម្លៃកាន់តែខ្ពស់ សម្ភារៈកាន់តែអាចចម្លងកំដៅបាន។ ជាទូទៅ៖
– ផ្លាស្ទិចធម្មតា៖ ទាប (ជាទូទៅ < 1 W/m·K) - អាលុយមីញ៉ូម៖ ខ្ពស់ (ប្រហែលរាប់រយ W/m·K) - ទង់ដែង៖ ខ្ពស់ខ្លាំង (ខ្ពស់ជាងអាលុយមីញ៉ូម) - សេរ៉ាមិចមួយចំនួន៖ អាចមានកម្រិតមធ្យមទៅខ្ពស់ អាស្រ័យលើប្រភេទ - សន្លឹកក្រាហ្វីត/ក្រាហ្វេន៖ មានប្រសិទ្ធភាពខ្លាំងជាឧបករណ៍រាលដាលកំដៅក្នុងទិសដៅជាក់លាក់ មុខងារនៃសម្ភារៈដែលបញ្ជូនកំដៅនៅក្នុងឧបករណ៍សាក ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈដែលបញ្ជូនកំដៅនៅក្នុងឧបករណ៍សាកមិនមែនគ្រាន់តែជា "ការបន្ថយសីតុណ្ហភាព" នោះទេ ប៉ុន្តែមានគោលដៅរចនាជាក់លាក់ជាងនេះ៖ ១. ការបន្ថយសីតុណ្ហភាពកំពូលនៃសមាសធាតុសំខាន់ៗ សមាសធាតុដូចជា MOSFETs ឌីយ៉ូដ ឧបករណ៍បំលែង និង IC ត្រួតពិនិត្យមានដែនកំណត់សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការ។ ប្រសិនបើវាក្តៅពេក ប្រសិទ្ធភាពធ្លាក់ចុះ អាយុកាលប្រើប្រាស់ថយចុះ ហើយការការពារកម្ដៅអាចដំណើរការញឹកញាប់។
2. ការចែកចាយកំដៅឱ្យស្មើៗគ្នា ចំណុចក្តៅខ្លាំងនៅចំណុចមួយគឺមានគ្រោះថ្នាក់ជាងកំដៅដែលចែកចាយស្មើៗគ្នានៅសីតុណ្ហភាពទាបជាង។
3. បង្កើនភាពជឿជាក់ និងអាយុកាលសេវាកម្ម។ ការបរាជ័យផ្នែកអេឡិចត្រូនិចជាច្រើនត្រូវបានបង្កើនល្បឿនដោយសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ច្បាប់ទូទៅមួយក្នុងវិស័យអេឡិចត្រូនិកតែងតែចែងថា ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពអាចពន្លឿនភាពចាស់នៃសម្ភារៈអ៊ីសូឡង់ ស្នោ និងកាប៉ាស៊ីទ័រ។
4. គាំទ្រដល់ការរចនាបង្រួម ជាមួយនឹងការគ្រប់គ្រងកំដៅល្អ ក្រុមហ៊ុនផលិតអាចធ្វើឱ្យឆ្នាំងសាកមានទំហំតូចជាងមុនដោយមិនបាត់បង់សុវត្ថិភាព និងភាពជឿជាក់។
ប្រភេទសម្ភារៈដែលបញ្ជូនកម្ដៅដែលត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅ ១. សម្ភារៈចំណុចប្រទាក់កម្ដៅ (TIM) TIM គឺជាសម្ភារៈអន្តរការីដែលដាក់នៅចន្លោះសមាសធាតុក្តៅ និងផ្នែកដែលដើរតួជា "ឧបករណ៍សាយភាយ/បញ្ចេញកម្ដៅ" ឧទាហរណ៍ ស៊ុមខាងក្នុង ឧបករណ៍សាយភាយកម្ដៅ ឬស្រោមជាក់លាក់។ មុខងាររបស់វាគឺបំពេញចន្លោះប្រហោងតូចៗដែលបណ្តាលមកពីផ្ទៃដែលមិនរាបស្មើទាំងស្រុង។
ឧទាហរណ៍ក្រុម៖ - បន្ទះកម្ដៅ (សន្លឹកយឺត)៖ ងាយស្រួលតំឡើង ល្អសម្រាប់បំពេញចន្លោះប្រហោង។
- កាវ/ខ្លាញ់កម្ដៅ៖ មានចរន្តអគ្គិសនីល្អ ប៉ុន្តែការលាបត្រូវតែស្អាតដើម្បីកុំឱ្យវារញ៉េរញ៉ៃ។
- សារធាតុស្អិតកម្ដៅ៖ ស្អិត និងចម្លងកម្ដៅក្នុងពេលដំណាលគ្នា ស័ក្តិសមសម្រាប់ការរចនាតូចៗ។
នៅក្នុងឆ្នាំងសាក TIM ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់រវាងសមាសធាតុថាមពល និងផ្នែកខាងក្នុងដែលភ្ជាប់ទៅនឹងប្រអប់ ដូច្នេះកំដៅអាចរាលដាលដល់ផ្ទៃខាងក្រៅ។
2. ឆ្នាំងសាកប្លាស្ទិកដែលបញ្ជូនកម្ដៅជាទូទៅប្រើស្រោមប្លាស្ទិកដោយសារតែវាមានអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីល្អ និងតម្លៃទាប។ បញ្ហាគឺថា ផ្លាស្ទិចធម្មតាមិនសូវល្អក្នុងការចម្លងកំដៅទេ។ ដំណោះស្រាយ៖ ផ្លាស្ទិចសមាសធាតុដែលមានសារធាតុបំពេញដែលបញ្ជូនកំដៅដូចជានីទ្រីតបូរ៉ុន នីទ្រីតអាលុយមីញ៉ូម ឬភាគល្អិតសេរ៉ាមិចផ្សេងទៀត។ ជាលទ្ធផល ស្រោមនៅតែជាអ៊ីសូឡង់ ប៉ុន្តែចរន្តកំដៅរបស់វាកើនឡើង។
គុណសម្បត្តិ៖ - នៅតែមានសុវត្ថិភាពខាងអគ្គិសនី (អ៊ីសូឡង់)។
- អាចជួយបញ្ចេញកំដៅតាមរយៈផ្ទៃស្រោម។
- ស័ក្តិសមជាងសម្រាប់ឧបករណ៍ប្រើប្រាស់ដែលត្រូវការសុវត្ថិភាពក្នុងការប៉ះ។
បញ្ហាប្រឈម៖ - ថ្លៃដើមសម្ភារៈខ្ពស់។
- ដំណើរការផលិតអាចមានការលំបាកជាង ពីព្រោះសារធាតុបំពេញប៉ះពាល់ដល់លំហូរនៃផ្លាស្ទិចកំឡុងពេលបង្កើតផ្សិត។
3. សេរ៉ាមិច និងសារធាតុបំពេញសេរ៉ាមិច សេរ៉ាមិចមួយចំនួនត្រូវបានគេប្រើព្រោះវាអាចចម្លងកំដៅបាន ខណៈពេលដែលក៏ជាអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីផងដែរ។ វាស័ក្តិសមសម្រាប់តំបន់ដែលត្រូវការការផ្ទេរកំដៅ ប៉ុន្តែមិនត្រូវចម្លងអគ្គិសនីទេ។ ឧទាហរណ៍ ការរចនាមួយចំនួនរួមបញ្ចូលផ្នែកសេរ៉ាមិចជាផ្លូវបញ្ចេញកំដៅ ឬជាអ៊ីសូឡង់កម្ដៅ-អគ្គិសនី។
ឧទាហរណ៍នៃសម្ភារៈ៖ - អាលុយមីញ៉ូមនីទ្រីត (AlN): មានចរន្តកំដៅខ្ពស់ និងអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីល្អ។
- បូរ៉ុននីទ្រីត (BN): ជារឿយៗត្រូវបានប្រើជាសារធាតុបំពេញ ឬសន្លឹក។
4. អាលុយមីញ៉ូម និងទង់ដែងជាឧបករណ៍បំបែកកំដៅ ទោះបីជាស្រោមខាងក្រៅរបស់ឆ្នាំងសាកច្រើនតែជាផ្លាស្ទិចក៏ដោយ ផ្នែកខាងក្នុងពេលខ្លះមានសន្លឹកអាលុយមីញ៉ូម/ទង់ដែង ឬស៊ុមដើម្បីបំបែកកំដៅ។ អាលុយមីញ៉ូមត្រូវបានជ្រើសរើសជាទូទៅ ព្រោះវាស្រាល និងមានតម្លៃថោក ខណៈដែលទង់ដែងចែកចាយកំដៅបានល្អជាង ប៉ុន្តែវាធ្ងន់ជាង និងមានតម្លៃថ្លៃជាង។
ការប្រើប្រាស់លោហៈខាងក្នុងច្រើនតែត្រូវបានផ្សំជាមួយ TIM សម្រាប់ទំនាក់ទំនងកម្ដៅប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការរចនាត្រូវតែយកចិត្តទុកដាក់ចំពោះចម្ងាយអ៊ីសូឡង់ និងសុវត្ថិភាពអគ្គិសនី (ការលូន/ការបន្ទាប) ពីព្រោះលោហៈគឺជាចរន្តអគ្គិសនី។
5. សន្លឹកក្រាហ្វីតសម្រាប់ការរលាយកំដៅ សន្លឹកក្រាហ្វីត (សន្លឹកកម្ដៅក្រាហ្វីត) ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧបករណ៍ស្តើងដូចជាស្មាតហ្វូន ហើយឥឡូវនេះក៏មានភាពពាក់ព័ន្ធកាន់តែខ្លាំងឡើងនៅក្នុងការរចនាឆ្នាំងសាកតូចផងដែរ។ ក្រាហ្វីតមានសមត្ថភាពចែកចាយកំដៅបានយ៉ាងល្អនៅលើផ្ទៃរបស់វា ដោយជួយធ្វើឱ្យចំណុចក្តៅស្មើគ្នា ដូច្នេះផ្ទៃស្រោមមិនឡើងកំដៅតែមួយកន្លែងនោះទេ។
ការពិចារណាលើការរចនា និងសុវត្ថិភាព ការគ្រប់គ្រងកំដៅក្នុងឆ្នាំងសាកមិនអាចគ្រាន់តែជា "ការបន្ថែមសម្ភារៈដែលដឹកនាំកំដៅ" នោះទេ។ មានការពិចារណាសំខាន់ៗមួយចំនួន៖ ១. ការញែកចរន្តអគ្គិសនីនៅតែជាអាទិភាពសម្រាប់ឆ្នាំងសាកដែលភ្ជាប់ទៅនឹងវ៉ុលអគ្គិសនី PLN។ សម្ភារៈដែលចម្លងកម្ដៅដែលជាចរន្តអគ្គិសនី (ឧ. អាលុយមីញ៉ូម/ទង់ដែង) ត្រូវតែមានទីតាំង និងមានអ៊ីសូឡង់ត្រឹមត្រូវ។
2. ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាព និងភាពចាស់នៃ TIM និងផ្លាស្ទិចសមាសធាតុត្រូវតែមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពការងាររយៈពេលវែង។ សម្ភារៈរឹង ប្រេះ ឬរួញអាចកាត់បន្ថយការប៉ះកម្ដៅ និងបង្កើនកំដៅ។
3. បទប្បញ្ញត្តិ និងស្តង់ដារសុវត្ថិភាព ផលិតផលឆ្នាំងសាកអនុវត្តតាមស្តង់ដារមួយចំនួន (ឧទាហរណ៍ ទាក់ទងនឹងសីតុណ្ហភាពផ្ទៃ អ៊ីសូឡង់ និងភាពធន់នឹងលក្ខខណ្ឌមិនប្រក្រតី)។ សម្ភារៈថ្មីត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការទាំងនេះ។
4. ផាសុកភាពអ្នកប្រើប្រាស់ ទោះបីជាមានសុវត្ថិភាពផ្នែកបច្ចេកទេសក៏ដោយ ឆ្នាំងសាកដែលឡើងកម្ដៅខ្លាំងពេកនឹងធ្វើឱ្យបទពិសោធន៍អ្នកប្រើប្រាស់ធ្លាក់ចុះ។ ការរចនាកម្ដៅល្អធានាថាសីតុណ្ហភាពផ្ទៃនៅតែមានផាសុកភាពក្នុងការប៉ះ។
ផលប៉ះពាល់នៃសម្ភារៈដែលបញ្ជូនកម្ដៅលើប្រសិទ្ធភាព និងទំហំឆ្នាំងសាក ឆ្នាំងសាកទំនើបៗច្រើនតែប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា GaN (Gallium Nitride) ដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាង និងអនុញ្ញាតឱ្យមានការប្តូរលឿនជាងមុន ដូច្នេះសមាសធាតុម៉ាញេទិកអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយទំហំ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ GaN មិនមែនគ្មានកំដៅទេ - វាគ្រាន់តែកាត់បន្ថយការខាតបង់។ នៅពេលដែលថាមពលធំត្រូវបានខ្ចប់ទៅក្នុងបរិមាណតូចមួយ ការគ្រប់គ្រងកំដៅនៅតែមានសារៈសំខាន់។ សម្ភារៈដែលមានចរន្តកម្ដៅអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកផលិត៖ - ដាក់សមាសធាតុឲ្យណែនជាងមុន - ទប់ស្កាត់សីតុណ្ហភាពចំណុចក្តៅ - និងរក្សាដំណើរការខ្ពស់ក្នុងទម្រង់តូច។
ម្យ៉ាងទៀត សម្ភារៈដែលបញ្ជូនកម្ដៅជួយឲ្យឆ្នាំងសាក «តូចតែមានថាមពលខ្លាំង» មិនបាត់បង់សុវត្ថិភាពឡើយ។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈដែលបញ្ជូនកំដៅក្នុងឆ្នាំងសាកគឺជាគន្លឹះសំខាន់មួយនៅពីក្រោយការរចនាឆ្នាំងសាកទំនើបៗ ដែលមានទំហំតូច មានថាមពលខ្លាំង និងនៅតែមានសុវត្ថិភាព។ ចាប់ពីសារធាតុ TIM ដូចជាបន្ទះកម្ដៅ និងសារធាតុស្អិតកម្ដៅ រហូតដល់ផ្លាស្ទិចសមាសធាតុដែលបញ្ជូនកម្ដៅ រហូតដល់សេរ៉ាមិចអ៊ីសូឡង់ដែលនៅតែបញ្ជូនកម្ដៅ រហូតដល់សន្លឹកក្រាហ្វីត និងឧបករណ៍បំបែកកម្ដៅដែក - ទាំងអស់នេះដំណើរការដើម្បីបញ្ជូនកម្ដៅពីសមាសធាតុសំខាន់ៗទៅកាន់តំបន់ធំទូលាយ ដើម្បីឱ្យវាអាចត្រូវបានបញ្ចេញទៅក្នុងបរិស្ថាន។ ជាមួយនឹងការគ្រប់គ្រងកំដៅបានត្រឹមត្រូវ ឆ្នាំងសាកមិនត្រឹមតែប្រើប្រាស់បានយូរ និងមានប្រសិទ្ធភាពជាងមុនប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងមានផាសុកភាពក្នុងការប្រើប្រាស់ និងមានសុវត្ថិភាពជាងមុនសម្រាប់ឧបករណ៍ និងអ្នកប្រើប្រាស់របស់វា។
ប្រសិនបើអ្នកចង់បាន ខ្ញុំអាចប្ដូរអត្ថបទនេះតាមបំណងសម្រាប់តម្រូវការជាក់លាក់ — ឧទាហរណ៍ សម្រាប់ប្លក់បច្ចេកវិទ្យា ឯកសារវិទ្យាសាស្ត្រ (មានសម្រង់សម្តី) ឬសម្ភារៈបទបង្ហាញ — ហើយបន្ថែមឧទាហរណ៍សិក្សាករណីនៃការរចនាឆ្នាំងសាក 65W/100W និងដ្យាក្រាមលំហូរកំដៅរបស់វា។
